La combinaison interactive d’éléments virtuels avec une image réelle pourrait être appliquée avec succès aux domaines de la maintenance et de la formation technique.

La Réalité augmentée (RA) vise à ajouter des éléments virtuels au monde qui nous entoure, en offrant à l’utilisateur la possibilité de s’immerger dans cet environnement mixte en temps réel. Les techniques d’imagerie virtuelle ont envahi dans un premier temps les écrans de cinéma et les jeux vidéo. Elles ont trouvé par la suite de nombreuses applications dans des domaines variés comme le marketing, l’assistance à la décision, ou encore la médecine et l’archéologie. Il s’agissait cependant d’effets «post-produits». La technologie dénommée Réalité augmentée a pu se développer, résolvant quelques problématiques fondamentales, notamment les cohérences spatio-temporelles et le réalisme du rendu. En effet, elle tient compte des déplacements des objets virtuels dans la scène réelle (positionnement relatif, synchronisation temporelle, intensité lumineuse), ainsi que des occultations et collisions possibles entre éléments 3D et réels. Ces qualités nécessitent la combinaison interactive du réel et du virtuel en temps réel, tout en respectant l’homogénéité des perspectives.

Virturéel !

Ce concept, qui existe depuis plusieurs années, peut-il être transposé dans les domaines de la formation technique et de la maintenance ? C’est la question à laquelle un projet d’expertise mené à l’Ensam de Cluny s’est appliqué à répondre. Ce travail a été réalisé sous la direction de Christian Père (responsable de l’Institut Image à Chalon-sur-Saône). Le fabricant suisse de machines-outils modernes Mikron a accepté de participer à l’étude et à la recherche d’applications industrielles de la RA. Cette collaboration a permis de partager un projet d’expertise passionnant, soutenu par un industriel.
La Réalité augmentée est-elle applicable sur un plan industriel ? Les domaines de la formation et de la maintenance de systèmes complexes sont susceptibles d’être fortement intéressés par l’utilisation de solutions intégrant la Réalité augmentée, comme outil didactique, futuriste et à forte valeur ajoutée. Nous nous sommes penchés sur une étude qui permettrait de piloter et d’accompagner à distance un technicien de maintenance. Celui-ci serait situé dans une usine en Europe ou outre-Atlantique et serait guidé par le fabricant de la machine en France. Les opérations à effectuer seraient des plus complexes et nécessiteraient un savoir-faire que seul l’expert technique possède. L’assistance intégrerait bien sûr la RA. Il faut aussi que le technicien ait les deux mains libres, ce qui représente 80 % des procédures techniques. L’utilisation d’un HUD (une lunette futuriste) et la reconnaissance vocale ou gestuelle permettront de lever cet important blocage de mise en oeuvre de la RA. Un avant-projet de cette solution démontre que la technologie reste délicate à déployer et se révèle peu utile pour des tâches de maintenance relativement simples, pourtant considérées comme des applications privilégiées de la RA.

Tests convaincants

Notre étude s’est intéressée au suivi de cibles simples grâce à la technologie freeware (mise gratuitement à disposition par son créateur) ARToolkit. Cette technologie a permis d’appréhender les limites de la RA et de réaliser une série de tests convaincants. La diffusion d’un «flux de vidéo augmentée», sous la contrainte du «temps réel», impose la mise en oeuvre de techniques particulières. Cette spécificité est bien sûr liée au fait que les calculs doivent être réalisés très rapidement, en quelques millisecondes. Un test a été réalisé concernant l’affichage d’informations liées à la maintenance d’outils utilisés par Mikron. Un porte-outil a été équipé d’une cible reconnue par l’application de RA. L’affichage du dessin 3D en coupe de la fraise donnait la dimension exacte de l’outil à monter. Aujourd’hui, chaque outil Mikron possède une puce magnétique avec de nombreuses informations, la RA peut les valoriser, en les affichant en temps réel aux yeux d’un opérateur.
Grâce à une aide visuelle augmentée par la localisation d’éléments, il est possible d’afficher des légendes. Cette idée reste à développer dans le cadre d’applications industrielles qui permettraient des gains de temps opératoires substantiels. Dans le même esprit, la simulation d’encombrement d’une machine dans un atelier (dimensions extérieures, poids, servitudes...) est aussi une piste à explorer.
De nombreux verrous techniques restent encore à lever. L’étude menée a, par exemple, démontré l’impossibilité de transmettre des images vidéo haute résolution sans fil, via un casque nomade, avec un rafraîchissement élevé d’images. Plus on augmente la résolution du capteur vidéo et la vitesse de lecture d’images vidéo, plus le processeur est sollicité.
Grâce à la Réalité augmentée, il devient possible d’étendre sa perception, ses gestes ou la manipulation à distance du monde réel. Cette technologie n’en est qu’à ses débuts et une application industrielle portable reste à inventer. À travers les différents contacts industriels établis, il paraît évident que la maintenance interactive permettra une amélioration considérable de la flexibilité et de la productivité des structures industrielles. À un horizon plus éloigné, la Réalité augmentée sera associée à l’intelligence artificielle (IA) et aux atouts indéniables des nanotechnologies. L’investissement dans les applications numériques nomades pourra s’étendre à d’autres activités. Imaginons un responsable de chantier devant creuser un tunnel. Grâce à la RA, il visualisera la trajectoire optimale du tunnel et corrigera en temps réel la percée, le tout en pleine obscurité !
Demain, l’industrie pariera sur les nombreuses applications que propose la Réalité augmentée. Souhaitons que ces technologies puissent gagner en maturité et nous permettre d’améliorer notre quotidien, de moderniser efficacement les moyens de formation et de développer des moyens de maintenance industriels toujours plus compétitifs

Aurélien Fussel (Cl.205)