Broderie machine
Sommaire
1 Introduction
La broderie machine, aussi appelée broderie numérique ou broderie assistée par ordinateur (BAO), est une technique de design et fabrication numérique. Elle trouve son origine au 19ème siècle et représente donc une des premières formes de fabrication par ordinateur. On postule qu'il s'agit d'une technologie intéressante pour s'initier au dessin technique et à la création, deux éléments importants des "21st century skills".
Selon Wikipedia (Angl.), «la broderie machine (ou broderie à la machine) est un processus de broderie par lequel une machine à coudre ou une machine à broder est utilisée pour créer des motifs sur les textiles. Elle est utilisée commercialement dans l'image de marque du produit, la publicité d'entreprise et la parure uniforme. Elle est également utilisé dans l'industrie de la mode pour décorer des tissus. La broderie à la machine est utilisée par les amateurs et les artisans pour décorer des cadeaux, des vêtements et la décoration intérieure.»
Toujours selon Wikipedia, «La plupart des machines à broder modernes sont contrôlées par ordinateur et spécialement conçues pour la broderie. Les machines à broder industrielles et commerciales ainsi que les machines à coudre et à broder combinées possèdent un système de frettage qui maintient la zone de tissu tendue sous l'aiguille à coudre et la déplace automatiquement pour créer un motif à partir d'un motif de broderie numérique préprogrammé. En fonction de ses capacités, la machine aura besoin de différents niveaux d'entrée de l'utilisateur pour lire et coudre des motifs de broderie. Les machines à coudre-broder ont généralement une seule aiguille et demandent à l'utilisateur de changer les couleurs de fil pendant le processus de broderie. Les machines industrielles multi-aiguilles sont généralement filetées avant la conception et ne nécessitent pas de ré-enfilage. Ces machines nécessitent que l'utilisateur saisisse la séquence de changement de couleur correcte avant de commencer à broder. Certains peuvent couper et changer les couleurs automatiquement. Une machine à plusieurs aiguilles peut être constituée de plusieurs têtes de couture, chacune d'elles pouvant être cousue de manière identique sur un vêtement séparé. Une telle machine pourrait avoir 20 têtes ou plus, chacune composée de 15 aiguilles ou plus. Une tête est généralement capable de produire de nombreux effets de tissu spéciaux, y compris la broderie au point de satin, la broderie de point de chaînette, les paillettes, les appliqués et les découpes.»
La broderie machine est le premier domaine de fabrication assisté par des programmes. Par exemple, Jacquard montre déjà en 1801 un métier à tissu configurable, ligne-par-ligne, par des cartes perforées. La technique des cartes a été d'abord reprise par Babbage pour son engin analytique (jamais construit) en 1837 et ensuite pour les machines à broder de type Schiffli en 1863. Le premier usage de ce système en dehors du domaine de la fabrication eut lieu en 1989 avec les machines à tabuler de Hollerith permettant de dépouiller les recensements populaires de façon rapide. La "Tabulating machine Co." deviendra IBM par la suite. Cette informatique "mécanique" a duré longtemps, puisque les cartes perforées seront utilisées jusque dans les années 1970. Selon Wikipédia, les machines à broder électroniques multi-aiguilles ont fait leur apparition en 1964 (Tajima). Les premières machines à broder pilotées par informatique sont apparues dans les années 1980.
Les derniers développements technologiques dans le domaine sont l'intégration de diverses technologies (par exemple, la conception de broderie, hotfix et paillettes dans un même logiciel) et l'intégration de circuits électroniques dans les points, donc la "e-broidery" (Post et al. 2000).
Voir aussi:
- Broderie machine dans l'éducation
- Tutoriels Stitch Era, logiciel broderie utilisé dans le Master MALTT de TECFA.
- Projets STIC IV (2018)
2 Le workflow pour créer un design brodable
Un "workflow" (flux de travail) typique pour créer une broderie inclut les étapes suivantes.
- Réaliser un dessin (à la main ou avec un logiciel de dessin) ou télécharger une image
- Importer le dessin dans un logiciel de broderie
- Convertir en format dessin vectoriel éditable (si le dessin est au format matriciel)
- Adapter le dessin aux contraintes de la broderie (éliminer les détails trop fins, réduire les couleurs)
- Transformer le dessin en "objets de broderie". Un objet de broderie définit une zone avec des points de broderie générés selon divers paramètres indiqués par le concepteur et/ou le système par défaut
- Ajuster/reparamétrer ces objets de broderie (types de broderie, densité de points, motifs, ordre de broderie, etc.)
- Convertir en format exécutable pour une marque de machine (.pes, .art, .jef, .dst etc.)
- Réaliser la broderie
A chaque étape, on manipule un autre type de format. Les plus importants sont illustrés dans le tableau suivant :
Un bon logiciel de broderie devrait donc permettre de dessiner et/ou d'importer des dessins faits avec un logiciel de dessin standard comme Illustrator ou Inkscape. Ensuite, il faut pouvoir traduire les objets du dessin en objets de broderie et définir leurs propriétés comme la densité, la couleur, le type de remplissage, etc. Par le biais de ces informations, des points de broderie sont générés, qu'il faut pouvoir éditer afin de faire des micro-ajustements. Tous ces dessins et autres informations sont enregistrés dans un fichier propriétaire de design. La dernière étape consiste à traduire les objets de broderie (donc leurs points et instructions d'entrée/sortie) en un fichier exécutable par la brodeuse. Ce type de fichier est peu éditable, mais facile à convertir d'un format machine à un autre.
La figure suivante propose les possibles flux de travail de façon plus détaillée :
3 Types de machines
On peut distinguer quatre types de machines à broder, aussi appelé brodeuses.
- La petite brodeuse pour usage personnel (coût entre 800 et 4000 euros).
- Les machines à coudre et à broder (coût entre 2500 et 10000 euros). La broderie nécessite l'installation d'un mécanisme amovible de broderie.
- Les machines multi-aiguilles à broder semi-professionnelles (coût entre 4000 et 11000 Euros). Ces machines ont entre 4 et 10 aiguilles et peuvent changer automatiquement de fils.
- Les machines multi-aiguilles professionnelles. Ces machines sont disponibles à partir 15000 Euros, et ont 16 aiguilles ou plus. Certains modèles ont des têtes multiples.
Dans un contexte pédagogique, on conseille l'achat d'une machine semi-professionnelle multi-aiguilles comme la Brother PR1050X, si les fonds le permettent. Il est possible de négocier les prix, notamment dans un contexte éducatif. Sinon, une simple brodeuse comme la Elna 8300 ou moins chère, même d'occasion, peut aussi faire l'affaire. Il faut juste faire attention à créer des modèles qui trient les couleurs et utiliser moins de couleurs, car le changement de fil requis pour chaque changement de couleur prend du temps.
4 Principe de la broderie assistée par ordinateur
Ici nous reprenons en plus de détails quelques principes esquissés ci-dessus.
Alors que certaines machines professionnelles plus modernes exécutent des actions telles que la chute d'une paillette destinée à être directement cousue, la plupart des broderies modernes est basée sur le point de verrouillage en boucle qui a été le pilier des machines à coudre depuis leur création. Les formats de broderie informatisés contiennent des instructions pour la machine à broder de type :
- Se déplacer vers un nouvel emplacement dans deux directions différentes (broder un point),
- Se déplacer, mais bloquer la barre à aiguille (sauter),
- Couper le fil, déposer l'aiguille, passer au fil suivant.
Il s'agit de l'ensemble des actions qu'une machine à coudre peut accepter, généralement par incréments de 1 / 10ème par millimètre. Le but du logiciel de conception est alors de savoir comment modéliser ces points de manière utile pour la personne qui utilise le logiciel. Ces motifs résultent de nombreux concepts sous-jacents au logiciel de broderie. Les points tels que le zig-zag, le satin, le remplissage à plat, le point en avant et d'autres sont simplement des points droits dans des motifs particuliers, et les méthodes utilisées pour les générer ne sont pas explicites pour le support.
Typiquement, un logiciel de broderie moderne utilise des objets de broderie, c'est-à-dire des formes vectorielles avec des remplissages appliqués aux objets. Cela permet aux utilisateurs d'éditer les objets, et ainsi de remplir ces objets et de modifier la densité, la direction ou toute autre propriété utilisée pour générer les points résultants. L'avantage de cette façon de faire est que la broderie peut être faite rapidement. Un grand nombre de points dans des modèles reconnaissables peuvent être appliqués rapidement avec des utilisateurs expérimentés, permettant d'atteindre les résultats qu'ils attendent. Le logiciel stocke ensuite l'objet vectoriel et les propriétés de remplissage pour générer les points sous-jacents. Lorsque les points sous-jacents sont modifiés par l'utilisateur, la régénération des points perd ces modifications.
Alors que les vecteurs sont un aspect clé de ce paradigme, on ne peut cependant pas passer du dessin vectoriel à la broderie sans information supplémentaire concernant le type de remplissage appliqué à ces objets. Le logiciel considère en effet que le vecteur répond à la question ou remplir, mais pas comment remplir. En plus, une quantité considérable de choses sont techniquement permises avec une série de segments courts (et donc de broderies) mais ne sont pas facilement accomplies à travers le paradigme dominant. Pour finir, il existe aussi le problème de superposition et de la gestion d'effets de distorsion (pull/push).
Cela semble être la raison pour laquelle il existe tellement de formats différents pour chaque type de broderie, et différentes versions de ces formats pour chaque logiciel. Souvent, les suites logicielles développent des méthodes différentes pour remplir divers objets ou différentes fonctionnalités et celles-ci sont uniques à chaque marque. C'est aussi la raison pour laquelle, même lorsque certains formats contiennent des informations vectorielles (fichiers PES, par exemple), ceux-ci ne sont pas utilisés par d'autres logiciels (par exemple, Wilcom Trusizer) d'une manière pouvant être redimensionnée au-delà de 10% sans perte. Certains logiciels qui peuvent charger un format ne chargeront souvent que les points eux-mêmes (puisque c'est cette information qui est utilisée pour broder), ce qui empêche toute modification des formes utilisées initialement pour générer les points. Une conséquence notable est que retravailler un design après sa conversion initiale n'est possible qu'à condition de posséder une copie de tous les objets de base. Ici comme ailleurs dans le numérique, il est important d'enregistrer et de stocker toutes les grandes étapes de ses productions.
Types de points
Les points avants, points droits ou points de marche ne se retrouvent généralement pas dans les autres types de points. Techniquement, tous les points sont identiques et "dessinent" des lignes. Ils ne peuvent pas être autre chose. Ils utilisent comme motif deux points en avant et un point en arrière et créent une ligne "solide".
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Paramètres
- Longueur
- Répétition (passes de fil, généralement entre un et trois)
Les points de remplissage, également appelés remplissage tatami, sont des remplissages uniformes de zones particulièrement définies. Ceux-ci ont tendance à être une sorte de remplissage "d'inondation" fait avec des points de suture. La plupart des logiciels de broderie modernes les exécutent en utilisant des objets vectoriels auxquels un remplissage est appliqué.
Mathématiquement, les objets remplis doivent être uniformes ou cassés en différentes parties. Les objets géométriques monotones peuvent être remplis d'une ligne de balayage continue, du haut vers le bas, sans changer de direction. Comme certains objets remplis ne possèdent pas cette propriété, les objets sont convertis en objets monotones en coupant les parties non monotones. Celles-ci sont ensuite sous-routées (un point droit vers l'autre nœud de fusion / division se produisant tel qu'il sera couvert) et remplies, et fusionnées avec le remplissage courant. Il y a beaucoup de différences dans la façon dont cet algorithme est implémenté entre différentes suites logicielles.
Parfois, même les objets monotones sont cassés de cette manière pour permettre de prédéfinir un emplacement de départ et d'arrêt. Si vous remplissez un cercle du haut vers le bas, mais que vous voulez commencer par la gauche, l'algorithme devra passer par-dessous, puis remplir vers le bas. Si un emplacement de sortie est nécessaire, il s'arrêtera au niveau du nœud de sortie, sous le chemin vers le bas, puis se remplira jusqu'à la position de sortie.
Paramètres : nombreux, par exemple
- Le motif (motif) lui-même
- Longueur de point (souvent par défaut environ 4mm)
- Densité
- Direction
- Sous-couche
- Taille des (sous) motifs
Les points de satin ont un aspect doux et satiné, d'où leur nom. Aussi connus sous le nom de point de damasse, ils sont utilisés dans la plupart des cultures, à la fois dans la broderie à la main et à la machine. Ce sont des remplissages géométriques d'objets "balayables". Un objet pouvant être balayé est un objet qui peut être complètement rempli par une ligne de balayage qui traverse l'objet et qui est autorisé à changer de direction. Par définition, si un objet est balayable, il est monotone, car il n'a pas besoin de changer de direction. Les points de satin sont généralement réalisés avec des zones suffisamment petites pour qu'un seul point puisse remplir les objets. Il existe plusieurs variantes. Un point de satin normal utilise des points droits parallèles.
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Un point zigzag simple utilisé plus souvent dans la couture ressemble plus à ceci :
/ \ / \ / \ / \
Paramètres :
- Longueur de point
- Angle (généralement orthogonal, mais les petites colonnes nécessitent des points obliques)
- Densité
- Type de sous-couche (underlay)
Cette petite introduction aux principes de la broderie couvre la plupart des aspects conceptuels du logiciel de broderie. Certains outils populaires tels que Stitch Era et Wilcom B fonctionnent généralement en créant l'objet vectoriel et en remplissant les informations de direction et de remplissage en même temps. Ce qui n'est loin du paradigme de vector + fill -> broderie.
5 Logiciels et formats
Le monde de la broderie machine opère une distinction entre les gens qui créent des designs de A à Z et ceux qui ne font que modifier des détails (taille, position, rotation, couleurs). Il existe très peu de logiciels bon marché et de bon niveau en matière de design, et la très grand majorité ne tourne que sous Windows. Il est difficile d'obtenir des informations sur ces logiciels et nous n'avons trouvé aucune comparaison sérieuse à part celle-ci d'un fabricant, disparu de leur site.
Un bon logiciel devrait au moins disposer des modules suivants :
- Un visualiseur/transformeur/convertisseur permettant d'adapter un fichier de broderie. Il existe des logiciels gratuits qui font cela, par exemple WILCOM TrueSizer ou MyEditor
- Des importateur et exportateur pour tous les formats machine. Lorsqu'on importe un fichier machine, on devrait au moins pouvoir en éditer les points.
- Un traceur (vectoriseur) permettant de traduire une image matricielle composé de pixels de couleur en vecteur (forme manipulable). Ce type de fonctionnalité est disponible dans presque tout logiciel de dessin, par exemple Inkscape. Cet outil doit aussi permettre de réduire des couleurs et éliminer des petites zones etc. d'une image matricielle.
- Un digitaliseur pour traduire un dessin vectoriel en objets de broderie paramétrables. Par exemple, une bordure en zigzag est un objet de broderie, un pétale de fleur jaune remplit avec un motif aussi.
- Un éditeur de graphismes vectoriels pour créer et/ou adapter des dessins vectoriels importés. Un objet vectoriel comprend soit seulement un trait, seulement un remplissage ou les deux. L'éditeur doit permettre de régler les couleurs, la forme, la rotation, la position, la largeur du trait, etc. Il devrait aussi inclure des opérations de lissage et de géométrie additive.
- Un éditeur d'objets de broderie, fonctionnant selon des principes similaires à l'éditeur vectoriel permettant de paramétrer en détail les points générés (densité, type de broderie, motif, sous-couches, couleur, bordures, etc.)
- Un module de lettrage permettant de créer directement du lettrage optimisé en objets de broderie.
Un bon logiciel intègre ces modules sans encombres et offre des fonctionnalités supplémentaires, par exemple la gestion de palettes de fils, de cerceaux, de compensation pull/push pour les tissus, transformation de photos, etc. Les seuls logiciels abordables dans cette catégorie sont Stitch Era et Embird. Stitch Era est disponible en location (une version de base à $36/2 mois, une version complète pour $192/année) et peut être obtenu gratuitement pour l'éducation sous certaines conditions.
La seule solution gratuite et open source intéressante pour le moment (mai 2018) est l'extension Inkstitch pour Inkscape, pour laquelle nous avons écrit un tutoriel en Anglais. Inkstitch est plus difficile à apprendre qu'un logiciel destiné au grand public puisqu'il faut apprendre pas mal de fonctionnalités du logiciel de dessin Inkscape. Dans un contexte de l'éducation aux outils informatiques cela ne pose pas un problème, puisque apprendre un logiciel de dessin technique fait partie des savoirs TICE souhaités. La maîtrise de Inkscape sera aussi utile pour la découpe laser, la conception de logos, etc.
L'éditeur de logiciels broderie indépendant de la machine le plus connu est Wilcom. Il semble être populaire en éducation, (aussi selon leur site), toutefois, nous ne l'avons pas testé car un vendeur de Wilcom a décidé qu'on ne méritait pas d'être clients. Wilcom est probablement aussi à l'origine de plusieurs logiciels vendus par les fabricants.
6 Broderie machine dans le making et l'éducation
L'essor du "making" dans l'éducation générale n'inclut pour le moment pas la broderie machine. Par contre, tous les fab labs de qualité ont des machines pour travailler avec le textile : brodeuse, machine à coudre, surjeteuse etc. La brodeuse occupe une place particulière car le chemin de production d'une broderie est comparable à celui de l'impression 3D ou de la découpe laser : on crée un design partageable par ordinateur, puis un fichier avec du code machine, pour en fin le fabriquer par la machine. Autrement dit, on retrouve la logique du partage, de adaptation et du remix caractéristique en design digital.
Nous estimons que la broderie machine pourrait occuper une place plus importante dans le domaine de l'éducation. Se référer à Broderie machine dans l'éducation pour une plus ample discussion à ce sujet.
7 Liens
Voir aussi / suite
Tutoriels en français
- Tutoriels de Annika (astuces pour travailler avec des modèles fournis)
Modèles gratuits
Il n'existe pas de grand dépôt de modèles gratuits, par contre, certains vendeurs offrent quelques objets gratuits et certaines archives d'objets 3D comme Thingiverse autorisent le téléversement d'objets de broderie. Cherchez "free embroidery designs" dans un moteur de recherche.
- Thingiverse (quelques exemples, aussi quelques objets 3D utiles à imprimer
Vendeurs de modèles offrant aussi des modèles gratuits. (choisis au hasard)
- Embroidery online (modèles gratuits chez un vendeur)
- Embroideres modèles gratuits chez un vendeur)
- Bunnycup embroidery
Modèles vectoriels gratuits
A partir de certains modèles vectoriels de type "clip art" ou "icône" il est assez facile de créer des broderies (voir le tutoriel Stitch Era - créer une broderie à partir d'un dessin vectoriel.
- https://openclipart.org/ (il faut choisir des objets simples !)
- https://thenounproject.com/ (Étant donné que Stitch Era ne digère pas bien certains objets vectoriels complexes, il est parfois plus simple de partir de la version *.png)
Pages avec des liens
- Machine embroidery (inventaire de logiciels open source, peu de choses exploitables)
8 Bibliographie
- E. R. Post and M. Orth and P. R. Russo and N. Gershenfeld (2000) E-broidery: Design and fabrication of textile-based computing, IBM Systems Journal, 39 (3/4). http://ieeexplore.ieee.org/abstract/document/5387040/media
