This study was conducted to determine whether or not combining feedback modes resulted in improved operator performance, given a specific task and environment. A common industrial handheld scanner with multiple feedback settings was used to assess four experimental feedback conditions (auditory, auditory-visual, auditory-tactile, and auditory-visual-tactile) during simulated box scanning tasks. Participants completed four-50 box trials in a single test session where boxes were scanned and located based on the feedback provided regarding the scan. Task completion time and ranks, hit rate and false alarms were recorded. While the auditory-visual-tactile feedback combination produced the fastest performance time, there was no statistically significant improvement in operator performance between the four feedback settings tested. By understanding the most important feedback modes, or combination of such, identification of the best scanner settings for this device and task can be made.

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Inhalt Die Technologien des Rapid Prototypings erreichen eine immer größer werdende Marktdurchdringung und erweitern die Möglichkeiten von Ingenieuren und Spezialisten angrenzender Fachbereiche. Je nach Datenursprung werden Schnittstellen wie Step oder STL genutzt oder es sind Zwischenschritte erforderlich, um die Daten aus 3D Scannern oder bildgebenden Quellen (CT; MRT) weiter zu verarbeiten. Dabei gibt es Fehler und Ungenauigkeiten in der Datenkette, die analysiert hier werden sollen. Aus den Kenntnissen über die Fehler sollen Methoden aufgezeigt werden, um die Datenqualität zu erhöhen, die Datenmengen zu verringern und die Prozesse zu stabilisieren. / Data quality rapid prototyping processes The rapid prototyping technologies achieve a bigger market penetration and expand the capabilities of engineers and specialists fields. Depending on the data source interfaces such as Step or STL are used or there are intermediate steps required to process the data from 3D scanners or imaging sources such as CT, MRI or X-ray on. There are errors and inaccuracies in the data flow, which have to be analyzed. Methods are from the knowledge of the errors are pointed out, which will enable to increase the data quality and to make the process more stable.

Au cours des vingt dernières années, les facettes céramiques sont devenues une solution esthétique très répandue en raison de leur conception de préparation peu invasive, de leurs propriétés biocompatibles, de leur similitude avec la couleur naturelle des dents, ainsi que de leur translucidité et de leur résistance mécanique aux forces occlusales et à l’usure [1]. La définition des facettes dentaires est celle de « coquilles » très minces, faites sur mesure de matériaux de la couleur de la dent, conçues pour recouvrir la face avant ou la face supérieure des dents afin d' en améliorer l'esthétique et/ou corriger des problèmes occlusaux. Elles sont collées aux dents et pourront en modifier la couleur la forme, et le volume [2].Elles trouvent ainsi de multiples indications à différents endroits sur les arcades dentaires sur les faces vestibulaires des dents antérieures ou plus récemment pour restaurer les surfaces occlusales corriger une occlusion déficiente [3, 4].Ces restaurations modernes se sont développées avec l'arrivée de nouveaux matériaux de reconstructions et de collages, ainsi que de nouveaux modes de conception et fabrication répondant à des exigences de simplicité, de rapidité et de précision.Pour préparer la dent à recevoir une facette, l'oscillation d’inserts ultrasonores a été proposée pour améliorer la finition des lignes marginales et optimiser l’état de surface [5].Pour leur fabrication, outre les méthodes prothétiques classiques, la CFAO (conception assistée par ordinateur - fabrication assistée par ordinateur) au développement exponentiel [6, 7 permet de réaliser une prothèse restauratrice en une seule visite en clinique avec la précision que permettent l’optique (empreintes) et la robotique (fabrication de la facette) ;[8-14]. D’autre part l’apparition de nouvelles céramiques a permis d'améliorer leur esthétique et d'augmenter leur durabilité, qu'elle soit antérieure ou occlusale.Notre première étude portait sur de nouveaux outils permettant d'optimiser la procédure de préparation des facettes. L'utilisation ou non d‘inserts oscillants sur la qualité de l'état de surface de la dent traitées pour une telle préparation. Cette question importante et récurrente, [15] pose le problème de la qualité de l'état de surface destiné à recevoir par collage une pellicule de céramique de faible épaisseur. La pérennité de ce type de prothèse dépend essentiellement du collage avec les tissus dentinaires préparés [16, 17]. La littérature, atteste d’une meilleure qualité de collage entre des surfaces dentaires rugueuses et les matériaux de restauration [18-22]. Toutefois, une question se pose concernant la qualité de cette rugosité lorsque / The first chapter of the thesis relieved the dentists from thinking a lot about the produced roughness regardless to the preparation tool. The roughness is a critical factor to the stability, to the retention, and eventually to the success of the ceramic veneers especially for the esthetic anterior veneers. This will speed up the procedure of achieving a fast treatment for the patients with the CAD-CAM systems. For the upcoming steps, an investigation is recommended to estimate the amount of the inquired roughness to achieve the minimum necessary adhesion value for the retention of the ceramic veneers, and vice versa, another investigation to evaluate the capability of the preparation tools in transferring the same roughness from the preparation tool grains to the target surface (dentin or enamel).152The second study had filled the gap of how to evaluate the IOS systems regardless to the recent common criteria, and the thesis created a novel measure (noise) to be used. The study asks the dentists to pay attention to other criteria to consider when buying an IOS system regardless to the criteria that already exists and had been directed by the producing companies. The thesis states that the noise increases when the direction of the IOS is changed. More attention should be paid at the transitional lines between the scanned surfaces while designing the digital model. An enhancement is demanded to compensate for (or if possible, to eliminate) this noise.

Este trabalho apresenta o estudo realizado no aprimoramento de um método de estimação de gordura corpórea por meio de um Scanner antropométrico ALLBODYSCAN 3D® (São Carlos, SP, 2012) que constrói imagens 3D do corpo humano. Procedimentos computacionais de análise de modelo corporal gerado pelo scanner, têm sido desenvolvidos na USP. Este estudo considerou medições em voluntários de vários grupos de interesse, de forma que a estimação de gordura pudesse ter abrangência satisfatória e com poucos fatores de erro, aprimorando a técnica. A pesquisa envolveu aspectos de gênero, etnia e idade de cada um dos voluntários. Os resultados foram comparados com estimações obtidas por Bioimpedância e por Adipometria e apresentaram alta correlação. O Scanner antropométrico apresentou suas medições com certas vantagens, comparado a outras técnicas, principalmente em relação à simplificação de procedimentos com o paciente para se obter medições confiáveis. / The present paper shows the research done in the improvement of a method to estimate the body fat mass using an anthropometric Scanner AllBodyScan3D® (São Carlos, SP, 2012) that builds up 3D images from the human body. Computational procedures for body composition analysis have been developed at USP. The present study has considered measurements in different groups of volunteers, in a way that it can lead to satisfactory coverage, with relatively low error, improving the approach. The research has considered gender, ethnics and age of each volunteer. The results were compared to estimations from Bioimpedance and Adipometry and they presented high correlation. The anthropometric Scanner has shown some advantages in comparison to other techniques, mainly due to its simplified procedures imposed on patients for obtaining reliable measures.

O comportamento geomecânico de túneis em rocha é fortemente influenciado pelas estruturas geológicas (descontinuidades) presentes no maciço. Do ponto de vista geométrico, estas estruturas são caracterizadas por parâmetros que descrevem suas orientações, frequências e comprimentos. Estes parâmetros, na maioria dos casos, são determinados em campanhas de campo, com bússola geológica e trena. Entretanto, limitações de tempo e acesso dificultam a execução destes trabalhos, impossibilitando a obtenção de números elevados de dados, que possibilitam análises estatísticas mais complexas. Para superar estas dificuldades, no presente estudo, o mapeamento das descontinuidades foi realizado em imagens do túnel Monte Seco, pertencente a Estrada de Ferro Vitória Minas (EFVM), obtidas por scanner a laser 3D. Neste mapeamento, tanto a orientação, quanto a posição e o comprimento dos traços das descontinuidades foram determinados com boa precisão, possibilitando a verificação da distribuição da intensidade de fraturamento de diferentes trechos, ao longo do túnel. Utilizando estes trechos diferenciados pela intensidade de fraturamento, foram elaboradas análises estatísticas mais complexas e adequadas (por janelas de amostragem e linhas de varredura) para determinação da orientação, comprimento médio dos traços e espaçamentos médios das famílias de descontinuidades. Com os parâmetros geométricos das descontinuidades, o modelo probabilístico de blocos rígidos foi construído, utilizando o software 3DEC. Assim, os parâmetros mecânicos das descontinuidades foram estimados utilizando correlações empíricas (a partir de descrições do maciço rochoso realizadas em mapeamentos geológicos por dentro do túnel), além de alguns ensaios de campo e laboratório. As análises com este modelo foram executadas para verificação da queda de blocos, e comparadas com as seções atuais do túnel. Os resultados indicaram que diferentes critérios de ruptura devem ser utilizados para diferentes tipos de descontinuidades (fraturas e foliação), e evidenciaram a importância de estimativas mais coerentes de parâmetros geométricos das descontinuidades nos resultados finais das análises. / The geomechanical behaviour of rock tunnels is strongly influenced by geological structures in the rock mass. Rock discontinuities are geometrically characterized by parameters that describes their orientations, frequency and lengths. In most cases, these parameters are determined in field inspections, using geological compass and measuring tapes. However, timeframes and access limitation hinder this procedure, making it impossible to obtain large amount of data that allow complex statistical analysis. To overcome these difficulties, here the discontinuity mapping was performed using images of the Monte Seco tunnel, obtained by 3D terrestrial laser scanning. In this case, the orientation, position and trace length of each discontinuity was determined with precision, allowing the verification of the fracture intensity distribution in different parts of the tunnel. Using these parts (differentiated by its fracture intensities), statistical analyses were performed, using sampling windows and scanlines, in order to determine the orientation mean trace length and spacing of discontinuity sets. Once the geometrical parameters of discontinuity sets were determined, a probabilistic model of rigid blocks was generated, using the 3DEC software. Thus, the mechanical parameters of discontinuity sets were estimated by empirical correlations (performed using descriptions of the rock mass obtained during geological inspections in the tunnel), and some laboratory and field tests. The analyses with this model were performed to verify the instability of blocks (block falls), and compared with actual cross sections of the tunnel. The results indicate that different failure criteria must be used for different discontinuity types (fractures and foliation), and revealed the importance of consistent estimated of geometrical parameters of discontinuity sets.

Introduction : l’estimation du délai post mortem (délai entre la découverte d’un cadavre et le moment du décès) est un élément important dans une enquête de police. Cette estimation est difficile lorsque le corps retrouvé est à l’état de squelette. Il existe peu d’outil pour effectuer cela.Ce travail s’inscrit dans la volonté d’élaborer des méthodes d’estimation de l’intervalle post mortem sur des restes osseux. Cette thèse s’attache à apporter des données nouvelles à l’aide de la micro-imagerie en taphonomie osseuse. Plus particulièrement, nous tentons de mettre en évidence les interactions entre l’os humain post mortem et son environnement.Matériels et méthodes : Des os humains issus de plusieurs dons du corps à la science ont été étudiés au micro-scanner. Ces os ont été conservés prospectivement pendant des périodes connues de temps connues. Les os ont été examinés au décours d’une conservation dans un environnement contrôlé et stable en température et en hygrométrie. Quatre axes d’expérimentation ont été retenus.Un premier axe de travail a porté sur la mesure de la précision du micro-scanner lors de mesures répétées. Ce travail a été réalisé sur des fragments de voûtes crâniennes et des phalanges.Un deuxième axe de travail a été réalisé sur l’impact du mode de conservation initiale de l’échantillon. Nous avons comparé l’évolution architecturale au micro-scanner de fragments de voûte crânienne conservés dans du formol à 10% ou en congélation à -20°C. Chaque échantillon a été conservé pendant 12 mois.Un troisième axe de travail s’est attaché à décrire l’évolution micro-scannographique de fragments osseux conservés en milieu standard sur diverse période (fragments de voûte crânienne sur 4 semaines et 10 semaines - fragments de côtes sur 6 et 36 mois).Résultats : Il a été mis en évidence que les acquisitions faites au micro-scanner sont précises et reproductibles.Nous avons montré qu’il existe de nombreuses variations architecturales lors de la mise en conservation d’os en milieu formolé ou en congélation. Cela montre l’importance du travail sur os frais dans un contexte taphonomique.Il a été mis en évidence des modifications architecturales significatives lors de la conservation d’os en milieu dit standard et contrôlé. Ces modifications surviennent dès les deux premières semaines de conservations pour les fragments de voûtes et sont également observées après 6 et 36 mois de conservation pour les fragments de côtes.Discussion et conclusion : Ce travail a permis de mettre en évidence l’intérêt que représente la micro-imagerie pour l’étude de l’architecture osseuse. Il s’agit d’une technologie précise et non destructrice de l’échantillon. L’apport du micro-scanner réside dans la capacité d’analyse architecturale de volumes importants. Nos résultats confirment l’influence du milieu de conservation et du temps sur le substrat osseux. Des modifications architecturales sont déjà observables après des temps de conservation variables (de quelques semaines plusieurs mois). Ces délais sont très courts au regard du délai de prescription en matière pénale et de la taphonomie en archéologie. Ces résultats méritent d’être confrontés à des données sur un plus grand nombre d’individus, sur des durées de conservation plus longues et avec de nombreux milieux de conservation. / Introduction: Estimating post-mortem delay (the time between the discovery of a dead body and the time of death) is an important element in a police investigation. This estimate is difficult when the body found is in the skeleton state. There is little tool to do this.This work is part of the desire to develop methods for estimating the post mortem interval on bone remains. This thesis focuses on providing new data using micro-imaging in bone taphonomy. In particular, we try to highlight the interactions between post mortem human bone and its environment.Materials and methods: Human bones from several body donations to science were studied by micro-scanning. These bones have been conserved prospectively for known periods of time. The bones were examined during conservation in a controlled environment and stable in temperature and hygrometry. Four axes of experimentation were retained.A first line of work focused on measuring the precision of the micro-scanner during repeated measurements. This work was done on fragments of cranial vaults and phalanges.A second line of work was carried out on the impact of the initial mode of preservation of the sample. We compared the architectural evolution with micro-scanning of cranial vault fragments preserved in 10% formalin or freezing at -20 ° C. Each sample was kept for 12 months.A third line of work focused on describing the microCT evolution of bone fragments preserved in standard medium over various periods (cranial vault fragments over 4 weeks and 10 weeks - rib fragments over 6 and 36 months).Results: It has been shown that micro-scanner acquisitions are accurate and reproducible.We have shown that there are many architectural variations in the storage of bone in formaldehyde or freezing. This shows the importance of fresh bone work in a taphonomic context.Significant architectural modifications have been demonstrated during bone conservation in a standard and controlled environment. These changes occur as early as the first two weeks of storage for the vault fragments and are also observed after 6 and 36 months of storage for the rib fragments.Discussion and conclusion: This work has made it possible to highlight the interest that micro-imaging represents for the study of bone architecture. This is a precise and non-destructive technology of the sample. The contribution of the micro-scanner lies in the capacity of architectural analysis of large volumes. Our results confirm the influence of conservation medium and time on the bone substrate. Architectural modifications are already observable after variable conservation times (from a few weeks to several months). These delays are very short with regard to the limitation period in criminal cases and taphonomy in archeology. These results deserve to be confronted with data on a larger number of individuals, longer storage periods, and many conservation environments.

La rétro-ingénierie consiste à reconstruire un modèle paramétrique à partir d'un nuage de points ou d'un maillage 3D représentant un objet, afin d'en déterminer le processus de conception ou de fabrication. Ce modèle correspond à une combinaison de primitives géométriques (cylindres, plans, sphères...) dont on cherche à estimer les paramètres à partir des données 3D. La rétro-ingénierie est très utilisée dans l'industrie de pièces manufacturées pour l'analyse métrologique, le contrôle non destructif ou la compréhension d'un procédé de fabrication.Cette thèse, menée en collaboration avec la société C4W, s'intéresse à l'extraction de primitives géométriques à partir d'un maillage 3D issu de la numérisation d'un objet manufacturé. La particularité de ces maillages est qu'ils contiennent de nombreuses imprécisions par rapport au plan CAO initial, engendrées à la fois par la fabrication de l'objet et par sa numérisation.Nous nous sommes d'abord intéressés à l'amélioration des techniques existantes afin d'extraire des primitives robustes aux imprécisions des données. Nous avons en particulier exploré plusieurs approches telles que la segmentation préalable du maillage, la caractérisation de la forme à l'aide des courbures et l'approximation d'une primitive par régression ou optimisation sur les points du maillage.Le second axe de cette thèse consiste à embellir le modèle paramétrique reconstruit, c'est-à-dire à régulariser les paramètres des primitives afin qu'elles respectent des relations géométriques telles que le parallélisme ou la concentricité. Nous nous sommes donc intéressés à différents aspects de la conception CAO induisant ces relations. Ainsi, nous cherchons à détecter automatiquement des éléments de références (repère, plans ou droites d'appuis) ayant permis de modéliser la pièce originale. Ces derniers servent alors de références absolues pour un embellissement global des primitives.Le troisième axe de recherche concerne la reconnaissance de motifs particuliers à partir de l'ensemble des primitives. Nous nous sommes ainsi intéressés aux entités d'usinage et aux répétitions de géométrie, fréquemment construites lors de la conception d'une pièce manufacturée. Cette seconde analyse de l'objet, plus fonctionnelle, permet de déduire de nouvelles informations liées à la fabrication d'une pièce. / A reverse engineering process allows to reconstruct a parametric model from a 3D point cloud or a 3D mesh of an object. The main objective is to retrieve information about the original modeling or fabrication process. The reconstructed model corresponds to a combination of geometric primitives (cylinders, planes, spheres...). These primitives are defined by parameters which are estimated from the 3D input data. Reverse engineering is mainly used in industry, for example in metrology analysis, non-destructive inspection or functional analysis.This thesis, in collaboration with the C4W company, concerns the extraction of geometric primitives from a digitized 3D mesh which represents a manufactured part. This type of mesh often contains many inaccuracies unlike the original CAD model. These inaccuracies can come from both fabrication and digitization processes.First, we try to improve existing techniques to extract robust primitives. Thus, we explore some approaches such as mesh segmentation, shape caracterization based on discrete curvatures and primitive fitting using regression and optimization techniques.The second research axis of this thesis concerns a process called "beautification", which tries to regularize the primitive parameters with respect to geometric relations such as parallelism or concentricity. To do that, we propose an analysis of the primitives, related to standard CAD modeling rules. So, we automatically detect reference elements (coordinate system, planes or lines). In order to guide the model reconstruction, we use these references to regularize the primitives globally.The third research axis concerns the pattern recognition from a set of primitives. So, we search for mechanical features (counterbore, pocket...) and repetitions (linear, circular...), which are often used in CAD modeling of manufactured part. This second analysis, more functionnal, allows to deduce more information related to the modeling and fabrication processes.