Academic literature on the topic 'Inspection de pièces'

Depuis plusieurs dizaines d’années, les matériaux composites à fibres de carbone ont grignoté une proportion de plus en plus importante dans les structures aéronautiques, grâce à leurs propriétés mécaniques et de leur faible densité. Les critères de sécurité associés à ce type de transport exigent un contrôle à 100% quasi-systématique en fabrication. Parmi les méthodes CND, les ultrasons restent la méthode la plus couramment utilisée, car ils permettent de détecter les défauts francs, estimer le taux de porosité et mesurer des épaisseurs (en réflexion). TESTIA & ACTEMIUM ont conjugué leurs expertises pour définir, assembler, mettre au point et livrer des machines robotisées d’inspection ultrasonore dédiées à ces matériaux. Quatre exemples différents illustrent nos réalisations conjointes. Le premier concerne le contrôle de demi-produits, à savoir des plaques monolithiques, destinées à la découpe et au formage de petits composants raidisseurs. Le deuxième se rapporte à celui des pièces élémentaires d’aéronefs, monolithiques et sandwich, de dimensions variées. Le troisième est lié à l’examen de pales de moteurs à hélices, dont la structure est particulièrement complexe. Enfin le quatrième a été défini pour balayer des panneaux de fuselage auto-raidis de plus de 10m². Si toutes ces machines ont été bâties sur des composants standards, leur intégration a bien évidemment été effectuée en tenant compte des exigences et des contraintes de nos clients, tels que les critères de détection, la cadence et les flux de production, la surface au sol disponible, etc. Bien souvent, des outillages spécifiques ont été développés. Les trajectoires ont été définies soit en apprentissage, soit en programmation hors ligne. Plusieurs effecteurs ont été conçus pour inspecter les pièces tantôt en immersion complète, tantôt en immersion locale, tantôt en transmission jets d’eau. Des logiciels de supervision et des séquenceurs calqués sur le ‘process’ ont toujours été élaborés pour gérer l’acquisition automatique de données 2D ou 3D, C-scan ou A-scan ou mulipics, et assister les opérateurs dans leurs analyses. Au gré des projets passés, TESTIA & ACTEMIUM se sont forgés un savoir-faire permettant d’aborder de très nombreuses applications, grâce à la complémentarité de leurs compétences : TESTIA dans le CND et ACTEMIUM dans l’intégration de procédés robotisés. Ce savoir-faire pourrait se décliner également sur des pièces métalliques, en dehors de l’aéronautique.

Le procédé de fabrication additive par fusion laser sur lit de poudre (L-PBF) est couramment utilisé pour la fabrication de pièces métalliques complexes. Pour garantir la qualité des pièces, une surveillance continue pendant le processus de fabrication par un instrument est nécessaire. Les solutions industrielles existantes sont limitées dans la mesure où elles se limitent à la détection d'anomalies dans les paramètres de l'état de la machine ou dans les couches superficielles de la pièce en cours de fabrication. Le contrôle par courants de Foucault est une méthode prometteuse de contrôle non destructif qui pourrait être appliquée pour l'inspection couche par couche du matériau fusionné pendant la fabrication de la pièce. Cette inspection permet de suivre l'évaluation des défauts non seulement à la surface de la dernière couche fusionnée, mais aussi à l'échelle de plusieurs couches fusionnées. Un capteur à courants de Foucault a été développé et adapté pour effectuer des mesures dans une machine L-PBF pendant la phase de fabrication (in-situ). Les performances et le potentiel de la technique en termes d'intégration et d’évaluation des défauts dans la machine ont été étudiés. Les résultats obtenus ont permis d'évaluer les limites de détection en fonction de la largeur et de la hauteur des défauts pendant la fabrication de la pièce. L'influence de la présence de poudre autour de la zone fusionnée a également été étudiée.

Le Contrôle Non-Destructif (CND) en vue de l’inspection de composants composites est un élément critique dans la chaine de valeur en aérospatial. Les méthodes se basant sur une inspection par ultrason (UT) sont, depuis des décennies, les méthodes les plus couramment déployées dans l’industrie aéronautique. Elles ont, chez la plupart des constructeurs, longtemps été perçues comme étant presque les seules capables de détecter des défauts de 6mm avec la probabilité de détection (PoD) requise. A côté de ses capacités de détection, la méthode UT possède quelques inconvénients tels que le besoin d’un contact entre la sonde et la surface de la pièce ou encore le besoin d’un fluide couplant qui rend l’inspection plus ardue (le faisceau doit rentrer perpendiculairement avec un angle précis) et plus couteuse, économiquement et environnementalement. Il existe cependant d’autres méthodes bien connues au sein de la communauté du CND offrant d’autres perspectives : soit avec des capacités de détection similaires aux UT, voire meilleures pour des applications ciblées, soit avec une réduction des coûts d’inspection (plus rapide, pas de besoin de couplant) et plus adaptées aux géométries complexes des pièces aéronautiques comme les doubles courbures. Parmi ces méthodes, peuvent être citées les méthodes digitales que sont la thermographie (IRT), la shearographie (ST), les rayons X (RX) ainsi que les ultrasons laser (LUT). En dépit des excellentes avancées technologiques récentes dans ces domaines, ces méthodes restent encore sous-estimées et souvent non considérées comme candidats pour accélérer considérablement, compléter ou précéder une inspection par ultrason. Cet article présente l’application de concert de deux de ces méthodes intégrées à un démonstrateur robotique visant à l’automatisation de l’inspection de pièces de grandes tailles. La réalisation du démonstrateur est le délivrable du projet de R&D LDCOMP groupant 9 organismes et sociétés wallonnes et québécoise visant à développer les méthodes digitales de CND et accroitre le niveau de maturité vers des solutions efficaces, robustes, rapides et offrant un niveau de détection élevé. La démonstration de la faisabilité d’inspection d’un panneau composite de grande taille (~2m) ainsi qu’une structure à géométrie cylindrique et double courbure sera décrite à l’aide d’une solution robotisée comprenant de la thermographie (IRT) et de la shearographie (ST).

Dans l’approche par tolérance aux dommages utilisée notamment en aéronautique, il est essentiel de démontrer la fiabilité des inspections END pour la détection de potentiels défauts structurels, particulièrement dans le cas de pièces obtenues par fabrication additive car ce procédé introduit d’avantages d’anomalies. Les courbes de Probabilité de Détection (POD), qui relient la probabilité de détecter un défaut à sa taille, constituent un indicateur clé en évaluant une taille maximale de défaut que le procédé END peut manquer à un certain niveau de probabilité et avec un certain taux de confiance. Cette information est utilisée, conjointement à d’autres données telles que la géométrie de la pièce, les propriétés mécaniques, les contraintes ou encore les cinétiques d’évolution des défauts, pour adapter la stratégie de maintenance et de contrôle de la pièce afin d’optimiser la sureté et sa durée de vie en service. La fiabilité d’un END et l’évaluation du risque sont basées sur des indicateurs statistiques qui nécessitent un volume de données important si l’on veut que ces indicateurs soient fiables. Ainsi, il est difficile d’obtenir un bon niveau de confiance sur la base d’une approche purement basée sur des essais expérimentaux compte-tenu du volume de maquettes et des coûts engendrés. Les outils de simulation peuvent atteindre cet objectif s’ils ont la capacité de prendre en compte et piloter précisément les paramètres pertinents et grâce aux capacités de calcul intensif maintenant disponibles. Le travail présenté dans cet article met en oeuvre des cosimulations réalisées entre les logiciels DARWIN®, en modélisation probabiliste de la tolérance au dommage, et CIVA, en modélisation END. DARWIN calcule des niveaux de risque de rupture par zone dans une pièce donnée, quand CIVA permet d’obtenir des courbes de probabilité de détection pour différentes méthodes END. L’application présentée illustre le cas d’une pièce de rotor en titane impliquant un contrôle par ultrasons. Il apparait très pertinent de relier la simulation des END et celle de la mécanique de la rupture, deux disciplines assez compartimentées par ailleurs. En effet, DARWIN permet de connaitre les défauts et les tailles critiques associées qui sont les données d’entrées essentielles pour développer une méthode d’inspection pertinente. CIVA permet d’obtenir des courbes POD permettant ensuite à DARWIN de quantifier le niveau de réduction de risque apporté par cet END. Cela souligne l’importance des END pour la sureté de fonctionnement et permet d’adapter la sensibilité du procédé d’inspection afin de trouver le meilleur compromis entre la performance nécessaire et les coûts

IntroductionFirmly located within the discourse of visible culture as the lofty preserve of art exhibitions and museum artefacts, the noun “curate” has gradually transformed into the verb “to curate”. Williams writes that “curate” has become a fashionable code word among the aesthetically minded to describe a creative activity. Designers no longer simply sell clothes; they “curate” merchandise. Chefs no longer only make food; they also “curate” meals. Chosen for their keen eye for a particular style or a precise shade, it is their knowledge of their craft, their reputation, and their sheer ability to choose among countless objects which make the creative process a creative activity in itself. Writing from within the framework of “curate” as a creative process, this article discusses how the state banquet for Queen Elizabeth II, hosted by Irish President Mary McAleese at Dublin Castle in May 2011, was carefully curated to represent Ireland’s diplomatic, cultural, and culinary identity. The paper will focus in particular on how the menu for the banquet was created and how the banquet’s brief, “Ireland on a Plate”, was fulfilled.History and BackgroundFood has been used by nations for centuries to display wealth, cement alliances, and impress foreign visitors. Since the feasts of the Numidian kings (circa 340 BC), culinary staging and presentation has belonged to “a long, multifaceted and multicultural history of diplomatic practices” (IEHCA 5). According to the works of Baughman, Young, and Albala, food has defined the social, cultural, and political position of a nation’s leaders throughout history.In early 2011, Ross Lewis, Chef Patron of Chapter One Restaurant in Dublin, was asked by the Irish Food Board, Bord Bía, if he would be available to create a menu for a high-profile banquet (Mahon 112). The name of the guest of honour was divulged several weeks later after vetting by the protocol and security divisions of the Department of the Taoiseach (Prime Minister) and the Department of Foreign Affairs and Trade. Lewis was informed that the menu was for the state banquet to be hosted by President Mary McAleese at Dublin Castle in honour of Queen Elizabeth II’s visit to Ireland the following May.Hosting a formal banquet for a visiting head of state is a key feature in the statecraft of international and diplomatic relations. Food is the societal common denominator that links all human beings, regardless of culture (Pliner and Rozin 19). When world leaders publicly share a meal, that meal is laden with symbolism, illuminating each diner’s position “in social networks and social systems” (Sobal, Bove, and Rauschenbach 378). The public nature of the meal signifies status and symbolic kinship and that “guest and host are on par in terms of their personal or official attributes” (Morgan 149). While the field of academic scholarship on diplomatic dining might be young, there is little doubt of the value ascribed to the semiotics of diplomatic gastronomy in modern power structures (Morgan 150; De Vooght and Scholliers 12; Chapple-Sokol 162), for, as Firth explains, symbols are malleable and perfectly suited to exploitation by all parties (427).Political DiplomacyWhen Ireland gained independence in December 1921, it marked the end of eight centuries of British rule. The outbreak of “The Troubles” in 1969 in Northern Ireland upset the gradually improving environment of British–Irish relations, and it would be some time before a state visit became a possibility. Beginning with the peace process in the 1990s, the IRA ceasefire of 1994, and the Good Friday Agreement in 1998, a state visit was firmly set in motion by the visit of Irish President Mary Robinson to Buckingham Palace in 1993, followed by the unofficial visit of the Prince of Wales to Ireland in 1995, and the visit of Irish President Mary McAleese to Buckingham Palace in 1999. An official invitation to Queen Elizabeth from President Mary McAleese in March 2011 was accepted, and the visit was scheduled for mid-May of the same year.The visit was a highly performative occasion, orchestrated and ordained in great detail, displaying all the necessary protocol associated with the state visit of one head of state to another: inspection of the military, a courtesy visit to the nation’s head of state on arrival, the laying of a wreath at the nation’s war memorial, and a state banquet.These aspects of protocol between Britain and Ireland were particularly symbolic. By inspecting the military on arrival, the existence of which is a key indicator of independence, Queen Elizabeth effectively demonstrated her recognition of Ireland’s national sovereignty. On making the customary courtesy call to the head of state, the Queen was received by President McAleese at her official residence Áras an Uachtaráin (The President’s House), which had formerly been the residence of the British monarch’s representative in Ireland (Robbins 66). The state banquet was held in Dublin Castle, once the headquarters of British rule where the Viceroy, the representative of Britain’s Court of St James, had maintained court (McDowell 1).Cultural DiplomacyThe state banquet provided an exceptional showcase of Irish culture and design and generated a level of preparation previously unseen among Dublin Castle staff, who described it as “the most stage managed state event” they had ever witnessed (Mahon 129).The castle was cleaned from top to bottom, and inventories were taken of the furniture and fittings. The Waterford Crystal chandeliers were painstakingly taken down, cleaned, and reassembled; the Killybegs carpets and rugs of Irish lamb’s wool were cleaned and repaired. A special edition Newbridge Silverware pen was commissioned for Queen Elizabeth and Prince Philip to sign the newly ordered Irish leather-bound visitors’ book. A new set of state tableware was ordered for the President’s table. Irish manufacturers of household goods necessary for the guest rooms, such as towels and soaps, hand creams and body lotions, candle holders and scent diffusers, were sought. Members of Her Majesty’s staff conducted a “walk-through” several weeks in advance of the visit to ensure that the Queen’s wardrobe would not clash with the surroundings (Mahon 129–32).The promotion of Irish manufacture is a constant thread throughout history. Irish linen, writes Kane, enjoyed a reputation as far afield as the Netherlands and Italy in the 15th century, and archival documents from the Vaucluse attest to the purchase of Irish cloth in Avignon in 1432 (249–50). Support for Irish-made goods was raised in 1720 by Jonathan Swift, and by the 18th century, writes Foster, Dublin had become an important centre for luxury goods (44–51).It has been Irish government policy since the late 1940s to use Irish-manufactured goods for state entertaining, so the material culture of the banquet was distinctly Irish: Arklow Pottery plates, Newbridge Silverware cutlery, Waterford Crystal glassware, and Irish linen tablecloths. In order to decide upon the table setting for the banquet, four tables were laid in the King’s Bedroom in Dublin Castle. The Executive Chef responsible for the banquet menu, and certain key personnel, helped determine which setting would facilitate serving the food within the time schedule allowed (Mahon 128–29). The style of service would be service à la russe, so widespread in restaurants today as to seem unremarkable. Each plate is prepared in the kitchen by the chef and then served to each individual guest at table. In the mid-19th century, this style of service replaced service à la française, in which guests typically entered the dining room after the first course had been laid on the table and selected food from the choice of dishes displayed around them (Kaufman 126).The guest list was compiled by government and embassy officials on both sides and was a roll call of Irish and British life. At the President’s table, 10 guests would be served by a team of 10 staff in Dorchester livery. The remaining tables would each seat 12 guests, served by 12 liveried staff. The staff practiced for several days prior to the banquet to make sure that service would proceed smoothly within the time frame allowed. The team of waiters, each carrying a plate, would emerge from the kitchen in single file. They would then take up positions around the table, each waiter standing to the left of the guest they would serve. On receipt of a discreet signal, each plate would be laid in front of each guest at precisely the same moment, after which the waiters would then about foot and return to the kitchen in single file (Mahon 130).Post-prandial entertainment featured distinctive styles of performance and instruments associated with Irish traditional music. These included reels, hornpipes, and slipjigs, voice and harp, sean-nόs (old style) singing, and performances by established Irish artists on the fiddle, bouzouki, flute, and uilleann pipes (Office of Public Works).Culinary Diplomacy: Ireland on a PlateLewis was given the following brief: the menu had to be Irish, the main course must be beef, and the meal should represent the very best of Irish ingredients. There were no restrictions on menu design. There were no dietary requirements or specific requests from the Queen’s representatives, although Lewis was informed that shellfish is excluded de facto from Irish state banquets as a precautionary measure. The meal was to be four courses long and had to be served to 170 diners within exactly 1 hour and 10 minutes (Mahon 112). A small army of 16 chefs and 4 kitchen porters would prepare the food in the kitchen of Dublin Castle under tight security. The dishes would be served on state tableware by 40 waiters, 6 restaurant managers, a banqueting manager and a sommélier. Lewis would be at the helm of the operation as Executive Chef (Mahon 112–13).Lewis started by drawing up “a patchwork quilt” of the products he most wanted to use and built the menu around it. The choice of suppliers was based on experience but also on a supplier’s ability to deliver perfectly ripe goods in mid-May, a typically black spot in the Irish fruit and vegetable growing calendar as it sits between the end of one season and the beginning of another. Lewis consulted the Queen’s itinerary and the menus to be served so as to avoid repetitions. He had to discard his initial plan to feature lobster in the starter and rhubarb in the dessert—the former for the precautionary reasons mentioned above, and the latter because it featured on the Queen’s lunch menu on the day of the banquet (Mahon 112–13).Once the ingredients had been selected, the menu design focused on creating tastes, flavours and textures. Several draft menus were drawn up and myriad dishes were tasted and discussed in the kitchen of Lewis’s own restaurant. Various wines were paired and tasted with the different courses, the final choice being a Château Lynch-Bages 1998 red and a Château de Fieuzal 2005 white, both from French Bordeaux estates with an Irish connection (Kellaghan 3). Two months and two menu sittings later, the final menu was confirmed and signed off by state and embassy officials (Mahon 112–16).The StarterThe banquet’s starter featured organic Clare Island salmon cured in a sweet brine, laid on top of a salmon cream combining wild smoked salmon from the Burren and Cork’s Glenilen Farm crème fraîche, set over a lemon balm jelly from the Tannery Cookery School Gardens, Waterford. Garnished with horseradish cream, wild watercress, and chive flowers from Wicklow, the dish was finished with rapeseed oil from Kilkenny and a little sea salt from West Cork (Mahon 114). Main CourseA main course of Irish beef featured as the pièce de résistance of the menu. A rib of beef from Wexford’s Slaney Valley was provided by Kettyle Irish Foods in Fermanagh and served with ox cheek and tongue from Rathcoole, County Dublin. From along the eastern coastline came the ingredients for the traditional Irish dish of smoked champ: cabbage from Wicklow combined with potatoes and spring onions grown in Dublin. The new season’s broad beans and carrots were served with wild garlic leaf, which adorned the dish (Mahon 113). Cheese CourseThe cheese course was made up of Knockdrinna, a Tomme style goat’s milk cheese from Kilkenny; Milleens, a Munster style cow’s milk cheese produced in Cork; Cashel Blue, a cow’s milk blue cheese from Tipperary; and Glebe Brethan, a Comté style cheese from raw cow’s milk from Louth. Ditty’s Oatmeal Biscuits from Belfast accompanied the course.DessertLewis chose to feature Irish strawberries in the dessert. Pat Clarke guaranteed delivery of ripe strawberries on the day of the banquet. They married perfectly with cream and yoghurt from Glenilen Farm in Cork. The cream was set with Irish Carrageen moss, overlaid with strawberry jelly and sauce, and garnished with meringues made with Irish apple balsamic vinegar from Lusk in North Dublin, yoghurt mousse, and Irish soda bread tuiles made with wholemeal flour from the Mosse family mill in Kilkenny (Mahon 113).The following day, President McAleese telephoned Lewis, saying of the banquet “Ní hé go raibh sé go maith, ach go raibh sé míle uair níos fearr ná sin” (“It’s not that it was good but that it was a thousand times better”). The President observed that the menu was not only delicious but that it was “amazingly articulate in terms of the story that it told about Ireland and Irish food.” The Queen had particularly enjoyed the stuffed cabbage leaf of tongue, cheek and smoked colcannon (a traditional Irish dish of mashed potatoes with curly kale or green cabbage) and had noted the diverse selection of Irish ingredients from Irish artisans (Mahon 116). Irish CuisineWhen the topic of food is explored in Irish historiography, the focus tends to be on the consequences of the Great Famine (1845–49) which left the country “socially and emotionally scarred for well over a century” (Mac Con Iomaire and Gallagher 161). Some commentators consider the term “Irish cuisine” oxymoronic, according to Mac Con Iomaire and Maher (3). As Goldstein observes, Ireland has suffered twice—once from its food deprivation and second because these deprivations present an obstacle for the exploration of Irish foodways (xii). Writing about Italian, Irish, and Jewish migration to America, Diner states that the Irish did not have a food culture to speak of and that Irish writers “rarely included the details of food in describing daily life” (85). Mac Con Iomaire and Maher note that Diner’s methodology overlooks a centuries-long tradition of hospitality in Ireland such as that described by Simms (68) and shows an unfamiliarity with the wealth of food related sources in the Irish language, as highlighted by Mac Con Iomaire (“Exploring” 1–23).Recent scholarship on Ireland’s culinary past is unearthing a fascinating story of a much more nuanced culinary heritage than has been previously understood. This is clearly demonstrated in the research of Cullen, Cashman, Deleuze, Kellaghan, Kelly, Kennedy, Legg, Mac Con Iomaire, Mahon, O’Sullivan, Richman Kenneally, Sexton, and Stanley, Danaher, and Eogan.In 1996 Ireland was described by McKenna as having the most dynamic cuisine in any European country, a place where in the last decade “a vibrant almost unlikely style of cooking has emerged” (qtd. in Mac Con Iomaire “Jammet’s” 136). By 2014, there were nine restaurants in Dublin which had been awarded Michelin stars or Red Ms (Mac Con Iomaire “Jammet’s” 137). Ross Lewis, Chef Patron of Chapter One Restaurant, who would be chosen to create the menu for the state banquet for Queen Elizabeth II, has maintained a Michelin star since 2008 (Mac Con Iomaire, “Jammet’s” 138). Most recently the current strength of Irish gastronomy is globally apparent in Mark Moriarty’s award as San Pellegrino Young Chef 2015 (McQuillan). As Deleuze succinctly states: “Ireland has gone mad about food” (143).This article is part of a research project into Irish diplomatic dining, and the author is part of a research cluster into Ireland’s culinary heritage within the Dublin Institute of Technology. The aim of the research is to add to the growing body of scholarship on Irish gastronomic history and, ultimately, to contribute to the discourse on the existence of a national cuisine. If, as Zubaida says, “a nation’s cuisine is its court’s cuisine,” then it is time for Ireland to “research the feasts as well as the famines” (Mac Con Iomaire and Cashman 97).ConclusionThe Irish state banquet for Queen Elizabeth II in May 2011 was a highly orchestrated and formalised process. From the menu, material culture, entertainment, and level of consultation in the creative content, it is evident that the banquet was carefully curated to represent Ireland’s diplomatic, cultural, and culinary identity.The effects of the visit appear to have been felt in the years which have followed. Hennessy wrote in the Irish Times newspaper that Queen Elizabeth is privately said to regard her visit to Ireland as the most significant of the trips she has made during her 60-year reign. British Prime Minister David Cameron is noted to mention the visit before every Irish audience he encounters, and British Foreign Secretary William Hague has spoken in particular of the impact the state banquet in Dublin Castle made upon him. Hennessy points out that one of the most significant indicators of the peaceful relationship which exists between the two countries nowadays was the subsequent state visit by Irish President Michael D. Higgins to Britain in 2013. This was the first state visit to the United Kingdom by a President of Ireland and would have been unimaginable 25 years ago. The fact that the President and his wife stayed at Windsor Castle and that the attendant state banquet was held there instead of Buckingham Palace were both deemed to be marks of special favour and directly attributed to the success of Her Majesty’s 2011 visit to Ireland.As the research demonstrates, eating together unites rather than separates, gathers rather than divides, diffuses political tensions, and confirms alliances. It might be said then that the 2011 state banquet hosted by President Mary McAleese in honour of Queen Elizabeth II, curated by Ross Lewis, gives particular meaning to the axiom “to eat together is to eat in peace” (Taliano des Garets 160).AcknowledgementsSupervisors: Dr Máirtín Mac Con Iomaire (Dublin Institute of Technology) and Dr Michael Kennedy (Royal Irish Academy)Fáilte IrelandPhotos of the banquet dishes supplied and permission to reproduce them for this article kindly granted by Ross Lewis, Chef Patron, Chapter One Restaurant ‹http://www.chapteronerestaurant.com/›.Illustration ‘Ireland on a Plate’ © Jesse Campbell BrownRemerciementsThe author would like to thank the anonymous reviewers for their feedback and suggestions on an earlier draft of this article.ReferencesAlbala, Ken. The Banquet: Dining in the Great Courts of Late Renaissance Europe. 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Le travail présenté dans le cadre de cette thèse porte sur l’automatisation de l’inspection dimensionnelle et géométrique d’une catégorie spécifique de pièces dites flexibles (ou souples). L’objectif principal est de manipuler ce type de composantes et leur nuage de points, qui représentent un scan pris à l’état libre, de manière virtuelle dans le but d’éliminer l’utilisation couteuse des gabarits de conformité et qui posent des problèmes de productivité pour les entreprises manufacturières. La thèse est organisée par articles. Le travail est reparti sur quatre phases. Les premières trois phases sont présentées par trois articles de revue et la quatrième phase est présentée dans une annexe. La première phase de ce travail est une amélioration substantielle du module d’identification d’un outil d’inspection mathématique existant « IDI : The Iterative Displacement Inspection » et qui a été développé par l’équipe de recherche qui travaille sous la direction du professeur Tahan à l’ÉTS. Le module d’identification vise à distinguer les défauts qui sont dus au processus de fabrication des déformations qui sont dues à la flexibilité de la pièce (effets de gravité et effets des contraintes résiduelles). Nous proposons de remplacer le module original par un nouveau qui est basé sur les statistiques extrêmes. Nous démontrons que le nouveau module réduit considérablement les erreurs de type I et II. En plus, contrairement à la méthode d’identification de l’IDI, la méthode proposée n’exige aucun seuil spécifié par l’utilisateur. Dans la deuxième phase de ce travail, nous proposons une approche originale pour quantifier la flexibilité/rigidité des composantes mécaniques. Nous introduisons un facteur qui représente le rapport entre le déplacement maximal résultant de la déformation de la pièce et sa tolérance de profil et nous présentons le tout sur une échelle logarithmique. Trois différentes zones ont été définies donnant une idée claire à l’industrie manufacturière de la situation des pièces sur l’échelle de la flexibilité. Par la suite, nous proposons une nouvelle méthode pour l’inspection des pièces flexibles sans gabarit de conformation : la méthode « IDB-CTB: Inspection of Deformable Bodies by Curvature and Thompson-Biweight ». Cette approche combine l’estimation de la courbure gaussienne, une des propriétés intrinsèques de la surface et qui est invariante sous les transformations isométriques, avec une méthode d’identification basée sur les statistiques extrêmes (Thompson-Biweight test). Le faible pourcentage d’erreur obtenue au niveau de l’estimation du défaut de profil ainsi que de l’aire de la zone de défaut reflète l’efficacité de l’approche. Dans la troisième phase de cette thèse, nous proposons une autre approche, originale et complémentaire à celle de la deuxième phase. En plus de la détection des défauts de profil, nous visons à détecter les défauts de localisation. Nous introduisons deux critères qui correspondent aux spécificités des pièces mécaniques souples : la conservation de la distance curviligne et la minimisation entre deux objets (distance de Hausdorff). Nous adaptons et nous automatisons l’algorithme Coherent Point Drift, un puissant algorithme de recalage non rigide très employé dans l’imagerie médicale et d’animation, pour qu’il satisfasse ces deux critères. Nous obtenons de résultats satisfaisants en appliquant cette troisième approche sur une pièce flexible typique du secteur aérospatial. La conclusion de cette thèse résume les contributions scientifiques générées par nos travaux sur l’inspection des pièces flexibles ainsi que les perspectives en relation avec ce sujet. En annexe, nous présentons une interface graphique (GUI) qui a été créée pour manipuler les approches proposées ainsi que la banque des études de cas développée dans le cadre du stage industriel effectué chez Bombardier Aéronautique.

Les pièces mécaniques fabriquées tel que les feuilles de métal et les pièces à paroi mince, ont souvent des différences géométriques significatives par rapport à leurs modèles CAD nominaux car ils ont une forme considérablement différente dans une condition d’état libre en raison de la gravité et/ou la tension résiduelle. Par conséquence, les fixtures de conformation coûteux sont traditionnellement utilisés pendant les opérations d’inspection géométriques à la phase de contrôle de qualité. L’objective de cette étude est de développer les méthodes d’inspection géométriques automatisées des pièces flexibles qui ne nécessiteraient pas d’utilisation des fixtures
In manufacturing, quality control (QC) is an essential phase of a product’s lifecycle management (PLM) as it ensures customers receive parts within permissible tolerance ranges and free from defects. Given that all manufactured parts often have geometrical differences compared to their nominal computer-aided design (CAD) models, performing geometrical inspections becomes critical during the QC phase. Nowadays, actual measurements and defect identification during geometrical inspections have been semi-automated through the use of computer-aided inspection (CAI) software. Such software can simplify the inspection into a data acquisition task (contact-based probing or non-contact scanning of the part) followed by semi-automated procedures in a software environment. Despite their growing popularity and practicality, currently available CAI software assume the input acquired data are from a rigid part. This assumption is a major limitation given that not all manufactured parts are rigid, and in some sectors such as the aeronautical industries a considerable percentage of all manufactured components (35 to 40 percent) possess some nonrigid behavior. In other words, CAI software can only be used when a part maintains its shape in both free-state and state-of-use positions. Free-state shape is that which a part has without inspection fixture support and/or before assembly, whilst state-of-use shape is that which is defined in the nominal CAD. Although free-state and state-of-use positions are the same for rigid parts, some mechanical parts such as sheet metals and skins (thin-wall featured parts) often have significantly large geometric deviations in a free-state position compared to their nominal CAD models due to the effects of gravity and residual stress. Referring to such parts as flexible, the aforementioned deviations force the QC technicians to traditionally use a variety of inspection fixtures and conformation jigs in order to maintain flexible parts in their state-of-use position before using conventional CAI software. Without fixation, the free-state elastic geometric deviation of flexible parts would be mistaken by CAI software as plastic deformations and as a result identified as defects. With fixation, the aforementioned free-state deviations are removed before data acquisition, and whatever deviations remain can be inspected as potential defects. However, multiple disadvantages exist in using fixtures including: time consuming set-up process (e.g. 60+ hours for a skin panel in the aerospace industry), considerable purchase and operating expenses, limitations of standard fixture kits in some scenarios, big errors in CAI analysis if fixation has not been conducted correctly, etc. Such disadvantages have recently led researchers to:1) try to circumvent use of fixtures by digitally deforming (or better called registering) the acquired free-state pointcloud/mesh data of a flexible part until it superimposes onto the part’s corresponding nominal CAD model, thereby elastically deforming the data to obtain an optimal state-of-use shape whilst avoiding neutralization of any existing manufacturing defects2) and to try to introduce dedicated defect identification modules with higher degrees of automation (compared to conventional semi-automated CAI tools)In this thesis the same two goals are pursued. A bi-criterion registration method (and two algorithms/demos based upon it) is proposed to achieve the first goal, thereby enabling defect identification of flexible parts in conventional CAI software without the use of fixtures. This is followed by introducing an automated method for fast approximation of defect amplitudes (and an algorithm/demo based upon it) to achieve the second goal. Validation was conducted against a number of virtual (simulated) and experimental industrial case studies. Obtained satisfactory results reflect the effectiveness and utility of the proposed methods

Dans le domaine mécanique, la qualité de surface (rugosité et texture) est un requis qualité très important pour les pièces. Spécialement dans des secteurs tel que l’aéronautique et l’automobile, ce requis est critique pour la fiabilité en fatigue. En effet, l’amorce des fissures est directement liée à la qualité de surface. La mesure de la rugosité se fait généralement dans un poste de métrologie ‘off line’ avec des instruments et des techniques très variés et qui consomment généralement beaucoup de ressources (temps, opérateurs et équipement). Les systèmes de mesure sans contact (ex. crayon confocal) proposés aujourd’hui dans le secteur sont, non seulement sont très couteux, mais aussi très encombrant pour une utilisation dans un poste d’usinage. L’objectif principal de cette thèse est de développer des stratégies pour évaluer la rugosité de surface automatiquement, sans contact et qui peuvent être intégrées directement dans un centre d’usinage. Ces stratégies doivent se baser sur des algorithmes et des modèles empiriques permettant d’estimer, avec une précision acceptable, la qualité du fini des pièces usinées. Dans la première partie de ce travail, on s’est attardé sur le développement d’un modèle d’estimation de la rugosité en fraisage à partir de paramètres issus d’un système de vision 2D. Aux termes des travaux préliminaires, nous avons constaté que parmi les modèles prédictifs disponibles dans la littérature aucun ne semble être adapté à l'usinage à grande vitesse; ils sous-estiment la rugosité arithmétique (R) par rapport aux mesures expérimentales. Compte tenu de ces informations, nous avons mis en place et validé un modèle empirique qui permet une évaluation de la rugosité arithmétique R à partir d’une image captée par une caméra et de la connaissance à priori du paramètre d'usinage "avance par dent". Ce modèle prend également en compte le type de matériau usiné et l'outil de coupe utilisé (revêtements et géométrie). Nous avons démontré que les autres paramètres d’amplitude du profil ( ) ainsi que le paramètre espacement R peuvent être également estimée à l'aide de modèles similaires. La critique la plus importante aux modèles proposés par nos premiers travaux a été la nécessité d’introduire un paramètre propre à l’usinage : l’avance par dent. Idéalement, un système de mesure devrait être indépendant. Pour contourner cette contrainte, la suite de nos travaux a été orientée vers le développement d’un système de vision complétement indépendant des connaissances des paramètres d’usinage. Uniquement la connaissance préalable du matériau usiné est maintenue. La seconde partie de nos travaux présente le développement de nouveaux descripteurs issus de l’image de la surface usinée prise avec un microscope digital. Le but est d’implémenter un système de post-traitement ayant le potentiel d'évaluer, rapidement et sans contact, la rugosité de surface des pièces usinées. L'étude a montré également que d’autres paramètres de rugosité ( et ) peuvent être estimé en utilisant uniquement les caractéristiques extraites des images et des modèles sans avoir besoin de connaître les paramètres d'usinage utilisés pour générer la surface.

Résumé : En dépit des nombreuses recherches pour réduire le coût d'inspection des pièces à l'aide d'outils numériques, l'inspection de pièces souples demeure un défi. La raison est que les pièces souples peuvent prendre à l'état libre une forme substantiellement différente de leur géométrie nominale. Il en résulte que l'inspection de ce type de pièces nécessite des outils dédiés et coûteux, comme un gabarit d'inspection. Cette thèse détaille les défis associés au contrôle de ces pièces, pour proposer ensuite une méthode permettant l'inspection à l'état libre de pièces souples ayant une spécification limitant les forces de montage. L'approche proposée combine la méthode par éléments finis, les méthodes de traitement d'images ainsi que les démarches du domaine de l'optimisation. Essentiellement, la méthode proposée transpose (maps) le nuage de points représentant la pièce à l'état libre dans une configuration correspondant à sa géométrie installée sur son gabarit d'inspection. La méthode n'exige pas la conversion du nuage de points en modèle d'éléments finis, et veille à ce que les forces de montage ne dépassent pas leurs limites spécifiées, tout en tolérant des incertitudes dans la position des points de fixation simulant l'interface de montage. Ceci est accompli par le biais d'une optimisation par contrainte des déplacements des points de fixation. La contrainte de l'optimisation limite l'étendue des valeurs des forces de montage. La performance de la méthode d'inspection numérique proposée est évaluée à partir de cas d'études simulés, ainsi qu'à partir de deux pièces réelles du secteur de l'aéronautique. // Abstract : Despite extensive research to reduce the cost of inspection of parts using computational tools, inspection of compliant parts remains a challenge. The reason is that in a free-state, compliant parts can take on different shapes compared to their design model. It follows that the inspection of such parts requires dedicated and expensive inspectionfixtures. This thesis details the challenges associated with the inspection of these partsto then propose a fixetureless inspection method for compliant parts for which theirfunctional requirements mandate to limit the restraining forces imposed during assembly. The proposed approach combines the finite element method, image processing andoptimization techniques. Essentially, the proposed method maps the point cloud, representing the part in a free-state, to a configuration corresponding to its shape mounted onto its inspection fixture. The method does not necessitate the conversion of the point cloud into a finite element model, ensures that restraining forces do not exceed their specified limits, and accepts uncertainties in the position of features simulating the mounting interface. This is done through an constrained optimization on the displacements of the fixing points. The optimization constraint bounds the restraining forces values. The performance of the proposed computational inspection method is evaluated on simulated case studies, as well as on two aeronautics workpiece.

Dans ce travail de thèse, nous traitons le problème de planification de numérisation et nous abordons également la problématique d'alignement de nuages de points 3D. Ces problèmes peuvent être étudiés et globalisés pour répondre aux besoins de nombreux domaines d'études. Dans ce manuscrit, nous répondons à la problématique suivante : comment contrôler automatiquement une pièce mécanique en cours d'usinage ? La première contribution à cette étude est l'élaboration d'un algorithme de planification automatique de numérisation de la pièce en fonction des contrôles à effectuer sur celle-ci. L'approche que nous proposons permet de s'adapter à n'importe quel outil de numérisation optique. La méthode proposée est générale et permet en plus de s'adapter à n'importe quel environnement industriel dans lequel est positionnée la pièce à contrôler. La seconde contribution se focalise sur le cas spécifique des données issues de capteurs optiques, à savoir les nuages de points 3D. À partir du plan de numérisation, nous élaborons une stratégie d'alignement des nuages de points entre eux. Nous abordons la problématique des cas où l'alignement des nuages de points n'est pas possible et tentons de résoudre ce problème. Enfin, on montre plusieurs applications industrielles de ces algorithmes, et nous discutons que la précision des méthodes proposées sur ces cas. On propose plusieurs ouvertures sur la suite de ces travaux, notamment sur les cas spécifiques de pièces non-alignables ou de grande envergure. Des idées d'amélioration et de robustification des algorithmes sont faites pour la suite de la recherche
In this thesis work, we deal with the problem of scan planning and we also address the problem of 3D point clouds alignment. These problems can be studied and globalized to meet the needs of many fields of study. In this manuscript, we answer the following question: how to automatically control a mechanical part during machining? Or more precisely: how to obtain a good representation of the part so as to check its good conformity during the machining process? The first contribution to this study is the development of an automatic algorithm for planning the digitization of the part according to the controls to be carried out on it. The approach allows to adapt to any optical digitizing device. In our study, we show the results of this method on several fringe projection optical sensors and on several industrial parts. The proposed method is general and allows to adapt to any industrial environment in which the part to be controlled is positioned. The second contribution focuses on the specific case of data from optical sensors, i.e. 3D point clouds. From the scanning plan, we develop a strategy for aligning point clouds between them. We address the problem of cases where the alignment of point clouds is not possible and try to solve this problem. Finally, we show several industrial applications of these algorithms, and we study the precision of the methods on these cases. We propose several openings on the continuation of this work, in particular on the specific cases of non-alignable parts or on large parts. Ideas for improvement and robustification of the algorithms are discussed