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Défis technologiques >> Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif
9 proposition(s).

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Modélisation hybride pour la simulation de l'inspection ultrasonore de pièces composites pour la détection d'endommagements ou de faiblesses aux inter-plis

Département Imagerie Simulation pour le Contrôle (LIST)

Laboratoire Simulation et Modélisation en Acoustique

Ingénieur généraliste avec dominante numérique

01-10-2020

SL-DRT-20-0671

nicolas.leymarie@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Ce sujet concerne la modélisation de la propagation d'ondes acoustiques dans un milieu composite stratifié pour aider au design de nouvelles méthodes de contrôle non destructif par ultrasons. Les matériaux composites sont aujourd'hui largement utilisés dans le domaine de l'aéronautique mais restent sensibles aux chocs. Ces chocs, même à basse énergie, peuvent fragiliser la pièce en engendrant des endommagements localisés, principalement de la fissuration transverse et du délaminage. La mise en oeuvre de méthodes d'inspection de telles structures est très délicate en raison de leur caractère anisotrope, hétérogène et multicouches. La simulation numérique est alors une aide importante, tant pour l'analyse que pour la conception et l'optimisation des techniques de contrôle. Basé sur l'exploitation de techniques numériques innovantes, l'objectif de ce travail est de proposer des méthodes numériques dédiées à la simulation de contrôles avancés et en particulier sur l'analyse de contrôles en incidence oblique de défauts d'endommagement réalistes. Pour cela on s'appuiera sur les briques modèles récemment développées au CEA LIST autour de la solution transitoire par la méthode des éléments spectraux en travaillant spécifiquement sur des conditions d'interface effectives entre les plis du composite pour modéliser des décohésions de type délaminage ou des porosités aux inter-plis.

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Développement d'un imageur mobile multimodal pour la caractérisation radiologique d'environnements complexes

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Formation Master 2 ou Ecole d'Ingénieurs en Instrumentation Nucléaire et Mesure Physique

01-10-2020

SL-DRT-20-0744

vincent.schoepff@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

La gestion des situations accidentelles de type Tchernobyl ou Fukushima nécessite l'accès à une caractérisation de la situation radiologique de l'environnement. Les outils d'imagerie gamma proposent une solution d'intérêt pour visualiser à distance les points chauds irradiants, en superposant une image gamma à une image visible. Le CEA List est reconnu à l'échelle internationale comme l'un des acteurs majeurs dans le développement de caméras gamma pour les besoins de l'industrie nucléaire et de la Sécurité Intérieure (caméras CARTOGAM, GAMPIX/iPIX et Nanopix). Néanmoins, qu'elles reposent sur l'utilisation d'un masque codé ou de la diffusion Compton, les techniques actuelles d'imagerie requièrent une immobilisation du système durant la phase d'acquisition (de quelques secondes à quelques minutes) afin de permettre une statistique suffisante pour la localisation. De plus, cette localisation est obtenue par projection sur un espace de dimension 2, rendant l'interprétation difficile pour les environnements encombrés. Le présent sujet de thèse vise à apporter des solutions à ces deux problématiques en permettant de réaliser des images avec une caméra en mouvement dans un environnement tridimensionnel. Pour cela, plusieurs voies de recherche sont proposées et pourront être associées au sein d'un imageur mobile multimodal destiné à la caractérisation radiologique des sites dégradés : la transposition de la méthode d'imagerie Compton dans un référentiel mobile, permettant une reconstruction par un système en mouvement ; l'application de méthodes de tomographie à la localisation par masque codé des points chauds radiologiques en profondeur ; et la construction d'images visibles tridimensionnelles à l'aide des techniques de stéréoscopie ou de structuration d'image afin de reconstruire l'environnement.

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Méthodologie de synthèse de préhenseurs orientée tâche pour la manipulation robotique ? application à la réalisation de préhenseurs plurigitaux à articulations flexibles

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire d'Architecture des Systèmes Robotiques

Master 2 Robotique, Mécanique, Optimisation, Fabrication

01-09-2020

SL-DRT-20-0852

florian.gosselin@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Les robots prennent une part de plus en plus visible dans notre environnement, avec des applications allant de la cueillette des fruits et légumes au packaging agroalimentaire en passant par les interactions hommes-robots. Toutes ces applications nécessitent la saisie et la manipulation efficace de nombreux objets. Différentes approches ont été proposées dans la littérature pour répondre à ce besoin, allant de pinces à deux mors très efficaces pour la saisie d'objets spécifiques mais dont l'usage ne peut être étendu ni à des objets très différents ni à la manipulation fine de ces objets, à des préhenseurs pluridigitaux amenant une meilleure stabilité de prise et une reconfiguration possible du système pour saisir une plus grande variété d'objets. La complexité mécanique et la difficulté à commander de tels systèmes cantonnent cependant encore aujourd'hui leur usage à des tâches de préhension et freinent leur diffusion dans l'industrie et dans la robotique de service. Le sujet proposé vise à résoudre ces limitations en combinant d'une part des technologies innovantes tirant profit des dernières avancées en matière de structures flexibles et d'impression 3D, de capteurs et actionneurs distribués, et d'autre part des techniques de synthèse de mécanisme orientée par la tâche, pour développer une méthodologie de synthèse préliminaire et orientée « tâche » de mécanismes dédiés à la préhension versatile et à la manipulation dextre. Cette méthodologie de synthèse sera exploitée avantageusement pour proposer la réalisation et la commande de préhenseurs aux structures innovantes et adaptatives permettant, par le jeu de la conception mécanique du système, la conformation automatique de la configuration ou de la forme des doigts à l'objet pour la préhension et des mouvements internes à la main d'amplitudes suffisantes pour la manipulation. Ces travaux seront validés expérimentalement sur un ou plusieurs démonstrateurs.

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Détection et localisation de défauts dans un câble multiconducteur

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Fiabilité et Intégration Capteur

Théorie et traitement de signal, Electromagnétique, Modélisation, Hyperfréquence, Mathématiques appliquées.

01-09-2019

SL-DRT-20-0890

moussa.kafal@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Le bon fonctionnement d'un réseau de distribution dépend de la capacité à détecter rapidement l'apparition de défauts, tels que décharges, court circuits ou encore la pénétration d'humidité dans les câbles. Si la nature de ces défauts dépend du contexte applicatif, les techniques utilisées pour les détecter reposent essentiellement sur la capacité à solliciter un câble avec des signaux de test, et à monitorer l'apparition de signaux de réponse qui témoigneraient de l'existence d'une modification dans les câbles. Alors que cette approche est claire dans le cas de câbles standards constitués de deux conducteurs, le cas des câbles multiconducteur reste plus complexe à traiter. En effet, appliquer des signaux de test à une paire de conducteurs entraîne typiquement une excitation parasite de conducteurs proches, à cause du couplage électromagnétique qui les relie. Ce phénomène peut considérablement complexifier l'interprétation des résultats d'un test, en créant une ambiguïté dans l'identification du conducteur défaillant, car plusieurs conducteurs peuvent se coupler à ceux effectivement sous test. Dans cette thèse, le couplage sera au contraire considéré comme une opportunité, car il permet de sonder un nombre plus important de conducteurs en même temps. L'ambigüité intrinsèque à une telle proposition peut être levée en répétant les tests sur plusieurs paires de conducteurs. Il apparaît alors intéressant de définir des stratégie de choix optimal des conducteurs à tester afin de couvrir le plus large nombre de conducteurs voisins, sans pour autant tester toutes les combinaisons possibles. Dans ce sens, cette proposition se veut parcimonieuse, introduisant la notion de surface efficace de test couverte à partir d'une paire de conducteurs. Une stratégie de décision prometteuse pour l'identification d'un conducteur défaillant est offerte par les approches basées sur les arbres et graphes de classification Bayésiens. Ces outils permettent de croiser les informations obtenus afin d'identifier une modèle explicatif, ici le conducteur défaillant. Parmi les avantages de cette approche nous pouvons compter leur capacité à intégrer des informations qualitatives, comme la typologie du défaut, et le fait de fournir un résultat formulé en termes de probabilités associées à chaque scénario possible, ce qui permet de nuancer l'interprétation des résultats et d'en évaluer la fiabilité, contrairement aux méthodes purement numériques. Il sera alors nécessaire de procéder à un travail préparatoire, permettant d'évaluer la probabilité à priori d'observer des signaux parasites à partir d'un défaut sur un conducteur voisin. Ce travail se basera sur l'étude de la théorie des lignes et fournira le lien entre les aspects physiques de la propagation multiconducteur et les observables considérées pendant les tests.

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Etude de stratégies du pronostic embarqué dans les réseaux filaires basé sur les réseaux de neurones temporels

Département Architectures Conception et Logiciels Embarqués (LIST-LETI)

Laboratoire Fiabilité et Intégration Capteur

Bac+5 ou Master de recherche Domaine: ? Traitement du signal/Télécommunications.

01-09-2020

SL-DRT-20-0891

wafa.benhassen@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Quelques soit leurs domaines d'application, les câbles sont très souvent victimes de leur environnement d'opération. Ils font souvent face à des conditions agressives telles que la vibration mécanique, le stress thermique, la pénétration de l'humidité, etc. Ces conditions favorisent l'apparition de défauts plus ou moins graves allant d'une simple fissure dans la gaine à une coupure du câble causant ainsi un dysfonctionnement du système. Dans ce contexte, Le CEA LIST étudie des méthodes de diagnostic et pronostic des défauts dans les réseaux de câbles basés sur la méthode de la réflectométrie. L'idée est d'injecter un signal de test dans le câble. Chaque fois qu'il rencontre une discontinuité d'impédance (i.e. un défaut), une partie de son énergie est renvoyée vers le point d'injection. Le traitement du signal réfléchi permet par la suite de détecter et localiser ce défaut. Malgré la maturité de la réflectométrie à détecter un défaut dans un câble, elle ne permet ni de déterminer les causes de l'apparition d'un défaut naissant (i.e. endommagement du blindage, rayon de courbure, pincement, etc.) ni de prédire son évolution dans le futur. Les travaux de cette thèse visent à développer de nouvelles stratégies de pronostic de défauts dans les réseaux filaires. Pour cela, l'application des méthodes de Machine Learning telles que les réseaux de neurones artificiels (RNA) sur les données issues des capteurs de réflectométrie s'avère une solution prometteuse pour résoudre cette problématique. C'est dans ce cadre que s'inscrivent les travaux de ce thèse.

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Prise en compte de la variabilité de morphologie de l'opérateur dans des tâches de montage simulées en réalité virtuelle

Département Intelligence Ambiante et Systèmes Interactifs (LIST)

Laboratoire de Simulation Interactive

Master/ingénieur en Robotique

01-10-2020

SL-DRT-20-0920

vincent.weistroffer@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

L'objectif de la thèse est de développer un outil qui permette de tester la faisabilité et l'impact ergonomique d'une tâche sur des opérateurs ayant une morphologie différente de celle d'un opérateur démontrant la tâche en réalité virtuelle. On adressera pour cela deux questions scientifiques. Le premier problème consiste à identifier de manière automatique les caractéristiques de la tâche à réaliser (c'est-à-dire les étapes importantes et les trajectoires et/ou efforts associés), à partir d'un faible nombre de démonstrations par des opérateurs en réalité virtuelle. Le second problème consiste à transférer la réalisation de la tâche préalablement identifiée à des avatars (humains numériques) de morphologie différente.

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Dispositif modulaire pour la cartographie automatisée et fiabilisée d'installations indoor

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Formation Master 2 ou Ecole d'Ingénieurs en Instrumentation Nucléaire et Mesure Physique

01-10-2020

SL-DRT-20-1036

maugan.michel@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

Les travaux de recherche proposés s'intéressent à la localisation en 3D des données issues de mesures à l'intérieur de bâtiments, où les systèmes de localisation satellitaires (tels que le GPS) sont inopérants. Différentes solutions existent à l'heure actuelle mais soit elles sont embarquées sur un équipement spécifique, soit elles manquent de fiabilité et de traçabilité. Les algorithmes de type SLAM (Simultaneous Localization And Mapping) présentent un intérêt particulier pour ce type d'applications, assurant simultanément la reconstruction d'un environnement et la localisation continue du capteur dans cet environnement reconstruit, à l'aide de caméras visibles à faible coût, éventuellement couplées avec d'autres capteurs (type inertiel par exemple) pour augmenter la robustesse du système. Le sujet proposé vise au développement d'un dispositif modulaire et compact, fondé sur ces méthodes de type SLAM, pour construire en temps réel une cartographie de l'environnement en 3D et y intégrer automatiquement la géolocalisation des valeurs mesurées par un capteur quel qu'il soit (notamment radiologique). Ce module permettrait ainsi de garantir la fiabilité de la localisation de la valeur mesurée et de tracer automatiquement la cartographie résultante dans un format interopérable. Le dispositif devra pouvoir être embarqué en sus des équipements de mesure (radiamètre, contaminamètre, spectrométrie portable?) et devra par conséquent être léger et d'encombrement faible, avec un travail en amont et en aval des cartographies très limité.

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Spectro-imageur neutronique transportable à haute sensibilité de détection

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Instrumentation, Physique nucléaire.

01-09-2020

SL-DRT-20-1040

clement.lynde@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

La cartographie de la situation radiologique et la caractérisation des déchets sont des enjeux importants pour la gestion de l'assainissement et du démantèlement des installations nucléaires. Les outils d'imagerie proposent une solution d'intérêt pour détecter et localiser à distance les points chauds irradiants, en superposant une image de la radioactivité à une image visible. L'imagerie gamma constitue la technique la plus mature à l'heure actuelle, en raison de nombreux développements menés depuis une trentaine d'années par plusieurs équipes de recherche à travers le monde et notamment par celles du CEA. Mais la localisation et la mesure spectrométrique de l'émission des neutrons présentent également un grand intérêt pour permettre la caractérisation d'une plus large gamme de matières nucléaires ainsi que pour confirmer la présence d'isotopes particuliers, tels que le plutonium ou l'uranium. Des prototypes de spectro-imageur neutronique sont en cours de développement, néanmoins des améliorations notables en termes de sensibilité ou de portabilité restent encore à accomplir pour atteindre des performances permettant de répondre aux besoins de l'industrie nucléaire et notamment ceux du démantèlement. Le sujet de thèse proposé vise à développer un imageur neutronique transportable à haute sensibilité et capable de réaliser la mesure du spectre en énergie des neutrons. Les développements s'appuieront sur le couplage des deux méthodes d'imagerie neutronique : l'encodage de l'émission et l'utilisation du phénomène de diffusion élastique. Cette association pourra être réalisée par la mise en place d'un système de mesure composé de trois éléments : un masque codé et deux détecteurs neutroniques pixellisés. Pour des raisons de sensibilité et de compacité, les détecteurs neutroniques pixellisés seront basés sur le couplage de scintillateurs plastiques discriminants neutron/gamma avec une matrice de photomultiplicateurs de silicium. La signature énergétique des neutrons pourra être obtenue par une analyse spatiale et cinétique des interactions.

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Nouvelle génération de masques codés pour l'imagerie des rayonnements ionisants

Département Métrologie Instrumentation et Information (LIST)

Laboratoire Capteurs et Architectures Electroniques

Formation Master 2 ou Ecole d'Ingénieurs en Instrumentation Nucléaire et Mesure Physique

01-10-2020

SL-DRT-20-1056

vincent.schoepff@cea.fr

Usine du futur dont robotique et contrôle non destructif (.pdf)

La localisation de points chauds radioactifs constitue une problématique majeure pour la caractérisation radiologique de l'état initial d'une installation lors de son démantèlement. Des outils spécifiques ont été développés depuis de nombreuses années par différentes équipes de recherche dans le monde afin de détecter, localiser et quantifier les différents types de rayonnements émis par les noyaux radioactifs d'intérêt. Des systèmes d'imagerie miniatures, équipés de masques codés (collimateurs à trous multiples disposés suivant un motif mathématique spécifique) et de détecteurs semi-conducteurs pixélisés, ont été développés au cours des vingt dernières années, notamment par les équipes du CEA List et du CEA IRFU qui proposent ce sujet. Pour autant, de par leur nature, l'imagerie des rayonnements ionisants de haute énergie (gamme d'énergie d'intérêt comprise entre 10 keV et 2 MeV) pose encore des défis que nous proposons de relever dans le cadre du présent sujet. Le sujet proposé vise à développer une nouvelle génération de masques codés à très grand champ de vue, réalisés par des techniques d'usinage sophistiquées et/ou des procédés d'impression métallique 3D, permettant d'optimiser les performances dans le domaine de l'imagerie gamma et également de l'imagerie neutronique. Les recherches prévues dans le cadre de ces travaux porteront sur deux types d'encodage : l'encodage spatial non linéaire avec des masques 3D (hémisphériques, coniques ou polyédriques) et l'encodage temporel (mise en mouvement du masque pour permettre une modulation temporelle des signaux, voie généralement considérée comme risquée dans les systèmes et rarement étudiée). Les deux approches d'encodage seront étudiées indépendamment et successivement puis couplées, dans un souci d'optimisation des performances.

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