CAD Modification Techniques for Design Reviews on Heterogeneous Interactive Systems

Thèse de Yujiro OKUYA, sous la direction de Patrick Bourdot (LIMSI) et Cédric Fleury (LRI). Soutenance le 8 novembre 2019 à 14:00

Jury

Mr. Thierry DUVAL, Professeur, IMT Atlantique,  Rapporteur

Mr. Theodore LIM, Maître de Conférences, Heriot-Watt University, Rapporteur

Mrs. Caroline APPERT, Directrice de recherche, LRI, INRIA, CNRS, Université Paris-Sud, Examinatrice

Mr. Jean-Claude MARTIN, Professeur, LIMSI, CNRS, Université Paris-Sud, Examinateur

Mr. Regis KOPPER, Maître de Conférences, Duke University, Examinateur

Mr. Alexis PALJIC, Maître de Conférences, MINES ParisTech,  Examinateur

Mr. Patrick BOURDOT, Directeur de recherche, LIMSI, CNRS, Université Paris-Sud, Directeur de thèse

Mr. Cédric FLEURY, Maître de Conférences, LRI, INRIA, CNRS, Université Paris-Sud, Co-Directeur de Thèse

Mr. Nicolas LADEVEZE, Ingénieur de recherche, LIMSI, CNRS, Université Paris-Sud, Invité

Résumé

Les revues de projets en conception de produits industriels bénéficient des technologies interactives émergentes pour devenir plus réalistes, immersives et collaboratives. La revue du produit au cours de sa conception est un processus essentiel pour les membres d’un projet afin d'évaluer les propriétés esthétiques, la satisfaction de l'utilisateur et la faisabilité technique du produit avant le prototypage physique. En particulier, examiner des maquettes numériques, dans un contexte réaliste à échelle 1:1 individuelle, enrichit leur expérience en matière de revue du produit, et un espace de travail partagé facilite les discussions entre experts distincts. Cependant, la modification des données du produit au cours des examens reste difficile. Bien que les recherches sur l'intégration de la réalité virtuelle (VR) et de la conception assistée par ordinateur (CAO) aient proposé une gamme de systèmes pour les revues de conception, aucune d'entre elles ne prend en charge les modifications directes des données de CAO d'origine au sein de systèmes immersifs. Les ingénieurs doivent donc appliquer des modifications après modification aux données CAO d'un poste de travail pour ajuster la conception en fonction des discussions tenues lors des revues de conception. 

Je soutiens que les processus actuels de revue de projet, de discussion et d'ajustement de conception doivent être fusionnés afin de réduire les itérations, de faciliter les discussions et d'autoriser tous les utilisateurs à appliquer directement des modifications aux données CAO. Dans cette thèse, je propose un nouveau paradigme de révision de la conception industrielle dans lequel les membres du projet peuvent ajuster et comparer une conception finale du produit dans des systèmes interactifs. Compte tenu des caractéristiques des experts impliqués dans le processus d’examen, les systèmes interactifs doivent pouvoir être configurés de manière à répondre à leurs besoins collaboratifs au sein de systèmes hétérogènes. 

Un premier cas a été la conception d’une technique d'interaction 3D sur les modifications de paramètres des données de CAO, à savoir ShapeGuide, dédiée à des systèmes immersifs (CAVE ou HMD). Avec ShapeGuide, les utilisateurs peuvent implicitement manipuler les contraintes paramétriques d'une pièce CAO avec une interaction basée sur la forme et co-localisée avec celle-ci. Cette technique consiste à préparer un ensemble de variations de forme par rapport à une conception originale au moment de l’exécution pour guider les gestes des mains des utilisateurs. Pour stabiliser les gestes dans l'espace 3D, j'ai également testé le retour d'effort lors des manipulations. J'ai effectué une expérience contrôlée pour évaluer l'impact de ShapeGuide sur une tâche de modification de données de CAO par rapport à une technique de défilement unidimensionnel (scroll) de la valeur du paramètre à modifier. Les résultats de l'expérience démontrent que ShapeGuide est nettement plus rapide, plus efficace et est préféré par les utilisateurs que la technique de défilement. 

Un second cas concerne l'affichage 2D sur grand écran mural, pour lequel j'ai conçu ShapeCompare, une technique d'interaction et de visualisation dans laquelle les utilisateurs peuvent modifier et comparer plusieurs conceptions de modèles CAO sur un grand espace avec une interaction tactile. La technique de ShapeCompare, basée sur ShapeGuide, génère et présente plusieurs variantes de conception déviées par rapport à un modèle de CAO initial sur le mur. J'ai effectué deux expériences pour évaluer l'impact d'un grand nombre de variantes de conception affichées sur un écran de la taille d'un mur sur les collaborations entre différents experts, et en quoi cela facilitait l'exploration de leurs conceptions. Les résultats des expériences ont montré qu'avec ShapeCompare, les pairs de participants finissaient la tâche d'examen collaboratif plus rapidement, qu'ils préféraient et la trouvaient plus utile pour leurs communications. 

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