identifier: Mousseau, Alexandre  (2014). Étude de l'écoulement cavitationnel dans un injecteur diesel simple trou.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Carburants diesel Dynamique des fluides.

subject: Cavitation Modèles mathématiques.

subject: Dynamique des fluides Modèles mathématiques.

subject: Moteurs diesel Alimentation en carburant.

subject: cavitationnel

subject: écoulement

subject: étude

subject: injecteur

subject: paramétrique

subject: injecteur diesel

subject: CFD

subject: étude numérique

subject: multiphasique.

abstract: L’objectif de cette étude est de déterminer les effets des propriétés du diesel ainsi que les conditions d’injection sur l’écoulement interne d’un injecteur diesel simple trou. Pour y parvenir, il a été nécessaire de développer un modèle numérique fiable afin de simuler l’écoulement interne sous des conditions de cavitation. La cavitation a été calculée en utilisant un modèle eulérien avec un fluide homogène qui utilise l’équation de Rayleigh-Plesset pour la croissance des bulles. Le modèle a été validé en calculant plusieurs coefficients, c'est-à-dire les coefficients de débit, de réduction d’aire et de vitesse. Ceux-ci ont été déterminés sous différents nombres de Reynolds et de cavitation afin d’évaluer l’effet de chaque nombre adimensionnel sur l’écoulement. Il a été déterminé que les deux nombres dimensionnels ont un effet sur l’écoulement. L’augmentation du nombre de Reynolds tend à diminuer la cavitation et ainsi augmenter le coefficient de débit. Cependant, l’augmentation du nombre de cavitation augmente la cavitation et donc diminue le coefficient de débit. De plus, il a aussi été déterminé que des simulations à haute pression d’injection peuvent être reproduites avec une pression d’injection plus faible si les nombres de Reynolds et de cavitation sont les mêmes. Ceci revient à dire que les deux seuls nombres adimensionnels qui gouvernent l’écoulement sont le nombre de Reynolds et de cavitation. Ultimement, un modèle numérique a été mis en place pour des études futures.


identifier: Renquinha, Nik  (2014). Amélioration de la technique de test et diagnostic CDIDDQ.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

format: application/pdf application/pdf

subject: Courts-circuits.

subject: MOS complémentaires Essais.

subject: Circuits intégrés à la demande.

subject: Réseaux logiques programmables par l'utilisateur.

subject: ASIC

subject: CDIDDQ

subject: FPGA

subject: test

abstract:
Ce mémoire a pour objectif l’amélioration de la technique de test et diagnostic CDIDDQ. Le travail réalisé consiste au perfectionnement de l’application du test CDIDDQ sur des circuits intégrés de type FPGA précédemment développée par Haithem (2011) afin d’accroître la capacité à détecter des défectuosités de type court-circuit. Ce mémoire débute par une présentation des notions de base ainsi qu’une revue de littérature où sont présentées différentes notions liées aux pannes de circuits intégrés, l’émulation de pannes sur FPGA, les techniques de tests basées sur le courant ainsi que les travaux passés dans l’application de la technique de test CDIDDQ.

Par la suite, la technique de génération des patrons de test CDIDDQ ainsi que les vecteurs associés à ceux-ci sont présentés. Nous avons utilisé la simulation afin de valider le fonctionnement des patrons de test pour ensuite passer à leur application sur des circuits intégrés de type FPGA. Comme première application expérimentale, nous avons choisi de refaire celle employée par Haithem (2011) en utilisant toutefois un différent système de mesure, ce qui nous a donné des résultats similaires.

Suite à cela, nous avons apporté des modifications sur le montage afin de réduire au maximum le bruit sur l’alimentation. Nous avons utilisé le même FPGA, mais cette fois-ci, sur une autre carte de développement, ce qui nous a permis d’augmenter notre capacité à détecter des pannes de court-circuit. Nous nous sommes aussi intéressés à l’application de la technique sur des circuits plus énergivores allant de 70mA à 3A.

Pour finir, nous présentons en détail la technique d’application expérimentale avec laquelle nous avons pu obtenir les meilleurs résultats. À ce stade, nous utilisons un différent montage, une différente architecture pour le testeur CDIDDQ, une différente technique d’acquisition et un logiciel spécialement mis au point pour les tests CDIDDQ. Ces modifications nous ont, entre autres, permis de détecter des pannes de court-circuit induisant des courants cinq fois plus faibles.


identifier: Chherawala, Youssouf  (2014). Feature design and lexicon reduction for efficient offline handwriting recognition.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Reconnaissance de caractères (Informatique)

subject: Reconnaissance optique des formes (Informatique)

subject: Modèles de Markov cachés.

subject: Écriture arabe.

subject: caractéristique

subject: conception

subject: écriture

subject: évaluation

subject: indexation

subject: latin

subject: lexique

subject: réduction

subject: reconnaissance de l’écriture manuscrite

subject: descripteur de formes

subject: indexation de graphes

subject: réseaux neuronaux récurrent

subject: IFN/ENIT

subject: Ibn Sina

subject: RIMES

abstract:
This thesis establishes a pattern recognition framework for offline word recognition systems. It focuses on the image level features because they greatly influence the recognition performance. In particular, we consider two complementary aspects of prominent features impact: lexicon reduction and the actual recognition. The first aspect, lexicon reduction, consists in the design of a weak classifier which outputs a set of candidate word hypotheses given a word image. Its main purpose is to reduce the recognition computational time while maintaining (or even improving) the recognition rate. The second aspect is the actual recognition system itself. In fact, several features exist in the literature based on different fields of research, but no consensus exists concerning the most promising ones. The goal of the proposed framework is to improve our understanding of relevant features in order to build better recognition systems. For this purpose, we addressed two specific problems: 1) feature design for lexicon reduction (application to Arabic script), and 2) feature evaluation for cursive handwriting recognition (application to Latin and Arabic scripts).

Few methods exist for lexicon reduction in Arabic script, unlike Latin script. Existing methods use salient features of Arabic words such as the number of subwords and diacritics, but totally ignore the shape of the subwords. Therefore, our first goal is to perform lexicon reductionn based on subwords shape. Our approach is based on shape indexing, where the shape of a query subword is compared to a labeled database of sample subwords. For efficient comparison with a low computational overhead, we proposed the weighted topological signature vector (W-TSV) framework, where the subword shape is modeled as a weighted directed acyclic graph (DAG) from which the W-TSV vector is extracted for efficient indexing. The main contributions of this work are to extend the existing TSV framework to weighted DAG and to propose a shape indexing approach for lexicon reduction. Good performance for lexicon reduction is achieved for Arabic subwords. Nevertheless, the performance remains modest for Arabic words.

Considering the results of our first work on Arabic lexicon reduction, we propose to build a new index for better performance at the word level. The subword shape and the number of subwords and diacritics are all important components of Arabic word shape. We therefore propose the Arabic word descriptor (AWD) which integrates all the aforementioned components. It is built in two steps. First, a structural descriptor (SD) is computed for each connected component (CC) of the word image. It describes the CC shape using the bag-of-words model, where each visual word represents a different local shape structure. Then, the AWD is formed by concatenating the SDs using an efficient heuristic, implicitly discriminating between subwords and diacritics. In the context of lexicon reduction, the AWD is used to index a reference database. The main contribution of this work is the design of the AWD, which integrates lowlevel cues (subword shape structure) and symbolic information (subword counts and diacritics) into a single descriptor. The proposed method has a low computational overhead, it is simple to implement and it provides state-of-the-art performance for lexicon reduction on two Arabic databases, namely the Ibn Sina database of subwords and the IFN/ENIT database of words.

The last part of this thesis focuses on features for word recognition. A large body of features exist in the literature, each of them being motivated by different fields, such as pattern recognition, computer vision or machine learning. Identifying the most promising approaches would improve the design of the next generation of features. Nevertheless, because they are based on different concepts, it is difficult to compare them on a theoretical ground and efficient empirical tools are needed. Therefore, the last objective of the thesis is to provide a method for feature evaluation that assesses the strength and complementarity of existing features. A combination scheme has been designed for this purpose, in which each feature is evaluated through a reference recognition system, based on recurrent neural networks. More precisely, each feature is represented by an agent, which is an instance of the recognition system trained with that feature. The decisions of all the agents are combined using a weighted vote. The weights are jointly optimized during a training phase in order to increase the weighted vote of the true word label. Therefore, they reflect the strength and complementarity of the agents and their features for the given task. Finally, they are converted into a numerical score assigned to each feature, which is easy to interpret under this combination model. To the best of our knowledge, this is the first feature evaluation method able to quantify the importance of each feature, instead of providing a ranking based on the recognition rate. Five state-of-the-art features have been tested, and our results provide interesting insight for future feature design.


identifier: Farrahi Moghaddam, Fereydoun  (2014). Carbon-profit-aware job scheduling and load balancing in geographically distributed cloud for HPC and web applications.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Infonuagique.

subject: Superinformatique.

subject: Applications Web.

subject: Gestion d'entreprise Aspect de l'environnement.

subject: Entreprises Profits.

subject: Ordonnancement (Informatique)

subject: Réseaux électriques (Énergie) Répartition des charges.

subject: dépendance aux profits et émissions de carbone

subject: HPC

subject: ordonnancement de tâches

subject: centres de données répartie géographiquement

subject: nuage répartie géographiquement

subject: taxe carbone virtuelle

subject: algorithme génétique par regroupement multi-niveau

subject: modélisation de la puissance de serveurs

subject: modélisation de la puissance de système de refroidissement

subject: bénéfice-par-coeur-heure-GHz

abstract:
This thesis introduces two carbon-profit-aware control mechanisms that can be used to improve performance of job scheduling and load balancing in an interconnected system of geographically distributed data centers for HPC and web applications. These control mechanisms consist of three primary components that perform: 1) measurement and modeling, 2) job planning, and 3) plan execution. The measurement and modeling component provide information on energy consumption and carbon footprint as well as utilization, weather, and pricing information. The job planning component uses this information to suggest the best arrangement of applications as a possible configuration to the plan execution component to perform it on the system.

For reporting and decision making purposes, some metrics need to be modeled based on directly measured inputs. There are two challenges in accurately modeling of these necessary metrics: 1) feature selection and 2) curve fitting (regression). First, to improve the accuracy of power consumption models of the underutilized servers, advanced fitting methodologies were used on the selected server features. The resulting model is then evaluated on real servers and is used as part of load balancing mechanism for web applications. We also provide an inclusive model for cooling system in data centers to optimize the power consumption of cooling system, which in turn is used by the planning component. Furthermore, we introduce another model to calculate the profit of the system based on the price of electricity, carbon tax, operational costs, sales tax, and corporation taxes. This model is used for optimized scheduling of HPC jobs.

For position allocation of web applications, a new heuristic algorithm is introduced for load balancing of virtual machines in a geographically distributed system in order to improve its carbon awareness. This new heuristic algorithm is based on genetic algorithm and is specifically tailored for optimization problems of interconnected system of distributed data centers. A simple version of this heuristic algorithm has been implemented in the GSN project, as a carbon-aware controller.

Similarly, for scheduling of HPC jobs on servers, two new metrics are introduced: 1) profitper-core-hour-GHz and 2) virtual carbon tax. In the HPC job scheduler, these new metrics are used to maximize profit and minimize the carbon footprint of the system, respectively. Once the application execution plan is determined, plan execution component will attempt to implement it on the system. Plan execution component immediately uses the hypervisors on physical servers to create, remove, and migrate virtual machines. It also executes and controls the HPC jobs or web applications on the virtual machines.

For validating systems designed using the proposed modeling and planning components, a simulation platform using real system data was developed, and new methodologies were compared with the state-of-the-art methods considering various scenarios. The experimental results show improvement in power modeling of servers, significant carbon reduction in load balancing of web applications, and significant profit-carbon improvement in HPC job scheduling.


identifier: Hamid Pourian, Meysam  (2014). Modélisation du comportement micromécanique des alliages de titane en dwell-fatigue par la méthode des automates cellulaires.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Titane Alliages Fatigue.

subject: Titane Alliages Propriétés élastiques.

subject: Élastoplasticité.

subject: Atomates cellulaires Modèles mathématiques.

subject: Méthode des éléments finis.

subject: microstructure

subject: dwell-fatigue

subject: inclusion d’Eshelby

abstract: Dans cette étude, des modèles mathématiques basés sur la méthode des automates cellulaires (AC) sont développés afin de modéliser le comportement des microstructures de titane en élasticité, élastoplasticité et en dwell fatigue. Au sein de ces AC, il sera possible d’identifier les cellules qui, selon des critères d’endommagement définis, peuvent être favorables à l’amorçage de fissures. Les résultats du modèle AC en élasticité et en élastoplasticité sont comparés avec un modèle d’éléments finis (ÉF) décrivant des agrégats polycristallins dans le but de valider les modèles des AC. Des simulations en fatigue/fluage sont également faites et les résultats du modèle AC sont comparés avec des observations expérimentales. Les distributions de contraintes et de déformations locales, l’effet d’entraînement du voisinage, les contraintes résiduelles et le comportement des cellules critiques sont étudiés et discutés. À la fin de l’étude, la méthode des AC est validée comme un moyen intéressant pour étudier le comportement microstructural des matériaux. Grâce à sa simplicité, cette méthode peut modéliser et permettre d’étudier des comportements très complexes et cela pour un grand nombre de cycles.


identifier: Garcia, Justine  (2014). Évaluations numériques de nouveaux implants de hanche avec matériau novateur (métal poreux).  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Prothèses de hanche.
Titane Alliages.
Prototypage rapide.
Résorption osseuse.
Méthode des éléments finis.
poreux
titane
stress shielding
rigidité

abstract:
Chez les patients atteints de pathologies articulaires de la hanche, le remplacement du cartilage dégénéré de la tête fémorale et de l’acétabulum peut s’effectuer par une prothèse totale. Conventionnellement constitué de matériaux plus rigides que le tissu osseux, l’implant engendre des modifications de sollicitations dans l’os fémoral, entraînant sa résorption (stress shielding (SS)). Un changement des caractéristiques mécaniques de la prothèse, à travers un nouveau métal, serait une solution pour pallier le problème.

L’objectif principal du mémoire est l’étude, à travers des analyses par éléments finis, de prothèses de hanches fabriquées avec un matériau novateur par electron beam melting: le titane poreux. Deux cas sont analysés. Le premier est un implant à revêtement en titane poreux. Les analyses qui lui sont associées servent à sa certification pour commercialisation, et à la compréhension du comportement de ce nouveau matériau. Le second porte sur un implant entièrement en titane poreux, de façon à trouver les rigidités de la tige permettant une meilleure répartition des contraintes dans l’os pour minimiser le risque de SS.

Les résultats de la prothèse avec revêtement poreux valident le design de l’implant, et montrent une amélioration de la répartition des contraintes, pouvant ainsi diminuer le SS. Ceux de la prothèse entièrement en titane poreux prouvent que la tige fémorale peut être raccourcie et qu’une subdivision en trois, selon les zones de contacts prothèse-os cortical, permettrait d’agir sur les contraintes dans l’os trabéculaire.


identifier: Cabrol, François  (2014). GenSession : une interface utilisateur zoomable et flexible pour la génération de mélodies.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Composition (Musique) par ordinateur.
Éditeurs audionumériques.
Musique Logiciels.
Logiciels d'application Développement.
Logiciels Développement.
Interfaces utilisateurs (Informatique)
algorithme
génération
mélodie
prototype
stochastique
zoomable
ZUI
musique
générateur de mélodies
composition automatique

abstract:
Ce projet a pour objectif de proposer une solution innovante à l’interfaçage d’algorithmes de composition automatique avec l’utilisateur, afin de rendre leur utilisation efficiente et accessible au plus grand nombre. Pour ce faire, nous avons développé un prototype logiciel d’aide à la composition intégrant des algorithmes de génération. Ce travail se situe dans le domaine de la composition automatique, des algorithmes de génération de mélodies, des Interfaces Utilisateur Zoomables (ZUI) et des interfaces de logiciel de composition aidé par ordinateur.

Notre prototype, GenSession, est une interface utilisateur zoomable dans laquelle de courtes séquences musicales sous forme d’objets visuels, appelés clips, peuvent être créés et positionnés sur un espace de travail en deux dimensions. Deux types d’objets peuvent être manipulés : ceux qui représentent les paramètres de génération et ceux qui représentent de courtes séquences musicales. Ces courts passages musicaux peuvent être créés à la main ou par un algorithme de génération automatique, puis peuvent être édités, fusionnés entre eux ou servir à d’autres générations. Les liens entre les objets permettent de visualiser l’historique retraçant la façon dont ils ont été créés. L’interface utilisateur zoomable fonctionne avec un système de ré-encadrement automatique du contenu, et l’algorithme de génération supporte des paramètres dynamiques représentés à travers le temps par des courbes éditables. Afin de soutenir l’élaboration de l’interface de notre prototype, nous avons développé un algorithme stochastique de génération de mélodies basé sur des règles et des variantes de cet algorithme. Notre interface doit permettre de contrôler les paramètres de génération ainsi que de visualiser et éditer les résultats générés par les algorithmes.

Nous avons procédé à des tests qualitatifs auprès d’un groupe de sept utilisateurs dans le but de valider notre approche et de découvrir des façons de l’améliorer. Les utilisateurs ont apprécié le concept d’interface zoomable pour la manipulation des objets. La visualisation de l’historique des générations représentées par les objets et les liens qu’il y a entre eux leur ont permis une rapide compréhension de la logique applicative.

Ces rétroactions positives nous ont amenés à partager une vision enthousiaste des perspectives de travaux futurs.


identifier: Dubois, David  (2014). Étude du profil d'échelle des formes et de mesures d'énergie de texture pour l'évaluation semi-automatique des dégâts sur les bâtiments dans les images satellitaires de très haute résolution.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Dommages causés par les tremblements de terre.

subject: Constructions Effets des catastrophes naturelles sur.

subject: Images-satellite.

subject: Imagerie à haute résolution.

subject: bâtiment

subject: descripteur

subject: détection

subject: échelle

subject: évaluation

subject: géométrique

subject: Laws

subject: radiométrique

subject: texture

subject: évaluation des dégâts

subject: images satellitaires à très haute résolution

subject: réponse aux désastres

abstract: Des dizaines de catastrophes naturelles surviennent chaque année à travers le monde. Celles-ci causent la mort de milliers d’êtres humains et coûtent des milliards de dollars en pertes et en reconstruction. Des ressources considérables sont investies dans les diverses phases du cycle d’une urgence dont lors de la réponse et la reconstruction. Afin d’éviter une mauvaise gestion des ressources humaines et matériels lors de la réponse à une catastrophe, des décisions éclairées doivent être prises très rapidement. Afin de faire les choix adéquats, les décideurs ont besoin d’information à jour sur les conditions sur le terrain. Les images acquises par satellite sont une source possible pour cette information. Les nouveaux satellites dotés de capteurs optiques de résolution spatiale plus fine qu’un mètre par pixel offrent des détails utiles pour déterminer l’état des routes et les dégâts subis par les bâtiments. Par contre, l’analyse visuelle de ces images de très grande taille est fastidieuse et la fatigue peut augmenter le taux d’erreur humaine. Dans cette thèse, nous proposons une méthode semi-automatique d’extraction des bâtiments et d’évaluation des dégâts sur ces derniers à l’aide de descripteurs géométriques, radiométriques et de texture. Les travaux effectués incluent une revue de la littérature dans le domaine afin de déterminer les lacunes des méthodes actuelles ainsi que les pistes de solutions, le développement d’une méthodologie pour résoudre ce problème ardu, l’expérimentation de la méthode proposée sur une partie d’images de la ville de Port-au-Prince à Haïti captées avant et après le tremblement de terre du 12 janvier 2010, l’évaluation des résultats et leur comparaison avec la littérature. La méthode proposée nécessite la transformation de l’image en arbre hiérarchique de formes grâce à la méthode de transformée rapide en lignes de niveau. Une fois l’image représentée de la sorte, un algorithme d’extraction de formes significatives est utilisé pour assigner une forme représentative pour chaque pixel. Des descripteurs géométriques tels que la surface, le périmètre et d’autres issus des moments centraux sont extraits de ces formes. De plus, pour l’évaluation des dégâts, des mesures d’énergie de texture sont calculées sur les formes avant et après l’événement. Les bâtiments sont extraits à l’aide d’un classificateur supervisé basé sur le séparateur à vaste marge (SVM). Les dégâts sont classifiés selon trois degrés soit : aucun ou peu de dégât, endommagé et détruit. Après expérimentation, la méthode proposée pour l’évaluation des dégâts est supérieure à celles proposées dans la littérature récente. L’utilisation du profil d’échelle et l’utilisation des textures de Laws sont des innovations considérables dans le domaine de la télédétection amenées par cette thèse.


identifier: Savaria, Vincent  (2014). Contraintes résiduelles et leurs impacts sur l'amorçage de fissures en fatigue de flexion dans des engrenages aéronautiques durcis superficiellement par induction.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Engrenages Fatigue.
Avions Turboréacteurs.
Contraintes résiduelles.
Chauffage par induction.
Métaux Trempe.
Rayons X Diffraction.
contour
méthode
méthode des contours
fatigue multiaxiale
engrenage

abstract: L’optimisation des engrenages utilisés dans les turboréacteurs aéronautiques passe par le développement de technologies de durcissement superficiel afin d’en augmenter fortement la durabilité en service. Le chauffage par induction suivi d’une trempe est un traitement de plus en plus utilisé dans ce domaine pour améliorer la tenue en fatigue de composantes critiques comme les engrenages. Dans ce contexte, cette thèse étudie l’impact des paramètres du procédé d’induction sur les contraintes résiduelles ainsi que l’effet de ces dernières sur la tenue en fatigue de flexion simple de roues dentées traitées avec ce procédé. Deux techniques de mesure des contraintes résiduelles existantes, la diffraction de rayons X et la méthode des contours, ont été adaptées à la mesure dans des pièces induites. La mesure de contraintes résiduelles par diffraction de rayons X a été significativement améliorée dans cette thèse par la considération de l’évolution de la constante élastique radiographique à différents points de la couche durcie et le développement d’une méthode de correction par éléments finis pour l’enlèvement de matière permettant des mesures en profondeur plus précises et ce pour toutes sortes de géométries. La méthode des contours s’est avérée un outil puissant pour la cartographie complète des contraintes résiduelles à coeur des pièces mais s’est montrée imprécise pour la mesure près de la surface en présence de profondeurs durcies plus faibles. L’utilisation de ces techniques dans le présent travail a permis de quantifier les effets de plusieurs paramètres (dureté initiale, préchauffe, chauffe finale, revenu) dans des disques et des roues aéronautiques à denture droite. Les résultats obtenus montrent notamment que deux traitements par induction peuvent parfois induire des contraintes résiduelles différentes (amplitude, sévérité de la transition vers la tension, etc.) pour une même profondeur durcie. La fatigue de flexion de ces roues dentées a ensuite été étudiée de façon expérimentale à l’aide d’un banc d’essai de flexion dent-par-dent et de façon numérique par la proposition d’un modèle pour le calcul de la limite d’endurance en flexion. La calibration du modèle s’est basée sur des campagnes de fatigue réalisées sur éprouvettes en traction et en torsion alternées. Les résultats des essais de flexion sur les roues dentées ont permis de démontrer la cohérence du modèle de fatigue proposé. Le critère de Crossland sans effet du gradient a donné des résultats plus proches des résultats expérimentaux dans ce cas précis. Ce modèle de prédiction de fatigue multiaxiale 3D propose une contribution significative par la considération simultanée de l’effet de gradient, des contraintes résiduelles, de la rugosité de surface et des variations de propriétés causées par le durcissement superficiel. Les traitements par induction étudiés ont amélioré la résistance en fatigue de flexion des roues dentées de 45 à 71 % selon le cas.


identifier: Hassam, Mikael  (2014). Algorithmes de gestion de ressources dans une infrastructure de virtualisation de services de jeux vidéo.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Jeux vidéo Conception.

subject: Architecture orientée service (Informatique)

subject: Infonuagique.

subject: Jeux sur Internet.

subject: algorithme

subject: architecture

subject: dimensionnement

subject: distribue

subject: dynamique

subject: gestion

subject: ressource

subject: Cloud computing

subject: cloud gaming

subject: infonuage

abstract:
Depuis sa création, l’industrie du jeu vidéo a connu une effervescence sans précédent en dépassant celle du cinéma. Bien que centrée autour d’un objectif ludique, elle s’étend également à l’apprentissage. D’autre part, depuis quelques années, un nouveau paradigme nommé cloud computing (infonuage) révolutionne la façon dont les entreprises et particuliers accèdent à des ressources informatiques telles que de la puissance de calcul ou de la capacité de stockage. Adoptant une approche élastique d’utilisation à la demande, le cloud computing est une solution très intéressante pour l’externalisation et la simplification des services informatiques.

Le cloud computing a d’ailleurs été adapté au jeu vidéo sous le nom de cloud gaming. Son objectif est de permettre à des clients ayant un accès à Internet de jouer à des jeux vidéo exigeants en ressources sur des terminaux à faible consommation, comme les téléphones intelligents ou encore les tablettes. L’idée est que les actions des joueurs sont transmises à des serveurs de traitement distants situés dans le cloud, qui transmettent en retour un flux vidéo et audio.

De nos jours, la plupart des études visent à améliorer la qualité de service du cloud gaming, encore pénalisé par la latence des réseaux. Malheureusement, très peu de travaux visent à proposer des innovations au niveau de l’architecture du cloud gaming. Ce mémoire présente deux contributions majeures. La première est une architecture distribuée innovante, où les modules d’un jeu sont séparés en substrates, petites briques logicielles spécialisées, dotées d’interfaces et capables d’accomplir un ensemble de tâches. Cette architecture introduit un nouveau modèle d’affaires puisque les substrates sont hébergés et fournis par des substrates providers. La seconde contribution est la conception d’un algorithme de gestion de ressources pour les infrastructures de virtualisation de jeux vidéo orientés substrates, afin de conserver une certaine qualité de service.


identifier: Blackburn, Eric  (2014). Analyse par utilisation de l'oxygène de différentes configurations d'un pilote ciblant la diffusion d'un gaz dans l'eau.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Eau Gaz dissous Expériences.
Eau Oxygène dissous.
Eau Épuration.
Eau Épuration Appareils et matériel.
configuration
jet
libre
pilote
traitement de l’eau
diffusion d’un gaz
dissolution d’un gaz

abstract: Il existe une multiplicité de système pour dissoudre un gaz suivant un objectif de traitement de contaminants dans l’eau. La finalité de ce travail est de développer une technologie de référence. L’objectif principal est de valider empiriquement l’intérêt technique de travailler sur la zone de diffusion du gaz dans l’eau. Pour ce faire, un pilote est construit et calibré. Une configuration de base du pilote est définie, le mode jet libre. Ensuite, différentes configurations (mode buse, mode mélangeurs statiques, mode avec anneaux de Rachig, mode LTCP) modifiant un aspect de diffusion du mode jet libre sont testées. L’oxygène est le gaz utilisé pour les essais de réoxygénation de l’eau suivant différents ratio G/L (v/v). Le sulfite de sodium est utilisé pour la désoxygénation et le suivi d’un traceur. Une caméra à capture rapide sert à la mesure de paramètres concernant les bulles de gaz. Il faut retenir principalement que l’augmentation du ratio G/L dans le mode jet libre augmente la capacité à oxygéner. En contrepartie, l’efficacité de transfert de la masse d’oxygène ajouté par litre d’eau traité diminue. La taille moyenne des bulles observées augmente avec le ratio G/L tout autant que leur irrégularité de forme. Pour une première étape de réoxygénation de l’eau d’essai à un ratio G/L de 0,08, la capacité à dissoudre par rapport à celle du bruit de fond montre que le mode jet libre est (19,0 ± 0,5) % plus performant suivi par le mode jet libre avec restriction sur le débit d’eau à (22 ± 2) %. L’ajout d’une buse fait passer ce pourcentage à (26 ± 1) % et l’ajout de mélangeurs statiques à (31 ± 2) %. Le mode avec anneaux de Rachig produit l’effet inverse et abaisse le pourcentage à (15 ± 2) % alors que le fait de raccourcir la zone de contact primaire (mode LTCP) maintient une performance autour de (18 ± 3) %. Autre observation pour cette même étape, l’efficacité de transfert de l’oxygène ajouté par litre d’eau traitée est de (7 ± 3) % pour le mode jet libre, de (16 ± 2) % pour le mode jet libre avec restriction, de (19 ± 1) % pour le mode buse, (23 ± 1) % pour le mode avec mélangeurs statiques, (11 ± 2) % pour le mode anneaux de Rachig et (13 ± 2) % pour le mode LTCP. Les essais de suivi d’un traceur montrent que le mode buse et celui des mélangeurs statiques favorisent le mélange et la capacité à interagir. Ces deux modes témoignent aussi de l’intérêt à distribuer uniformément la pression d’eau le long du circuit et d’augmenter la pression du gaz. Bref, il faut poursuivre le travail sur la zone de diffusion du gaz alors que la performance doit être évaluée suivant la combinaison optimale de multiples critères. Il est suggéré de tester le fait d’allonger la zone de contact primaire du pilote, de mesurer l’effet combiné de la buse et des mélangeurs statiques et de vérifier l’utilité de l’injecteur venturi lorsque le gaz est injecté sous pression. Le cas des anneaux de Rachig est à approfondir suivant l’hypothèse de rétention de l’oxygène à la surface des plaques tout autant que le travail amorcé à l’aide de la caméra à capture rapide comme outils de mesure de la distribution et de la taille des bulles dans la zone de contact secondaire.


identifier: Larche, Justine  (2013). Émulation et comparaison du mode test et du mode fonctionnel des circuits intégrés à horloges multiples.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Circuits intégrés Essais.

subject: Réseaux logiques programmables par l'utilisateur.

subject: alimentation

subject: balayage

subject: délai

subject: fonctionnel

subject: FPGA

subject: horloge

subject: intermodulation

subject: mode

subject: multiple

subject: nominale

subject: produit

subject: propagation

subject: tension

subject: test

subject: vitesse

subject: mode fonctionnel

abstract:
Ce projet de maîtrise s’intéresse à la représentativité du test de balayage à vitesse nominale (SBAST : Scan based at-speed test) versus le mode fonctionnel en termes de délais et de bruit sur l’alimentation. Dans la littérature, les efforts déployés pour vérifier si le mode test est représentatif du mode fonctionnel ont porté presqu’exclusivement sur le mode test, le mode fonctionnel étant considéré comme un point de référence stable. À partir d’expérimentations préliminaires (Thibeault and Larche 2012), on a remarqué que le mode fonctionnel à multiples domaines d’horloge amène l’apparition de fluctuations indésirables appelées produits d’intermodulation (PIMs), jusqu’ici inexplorés dans ce contexte. Un des objectifs de cette recherche a donc porté sur l’étude de l’impact des PIMs sur les délais de propagation et sur la tension d’alimentation. Afin d’atteindre les objectifs de recherche, une plateforme expérimentale a été mise en place. Cette plateforme comprend un testeur et un circuit sous test (CUT). Du même coup, nous avons étudié l’impact de la présence d’un testeur dans le même dispositif que le CUT.

Les résultats obtenus démontrent que sous certaines limites fréquentielles, le test de balayage à vitesse nominale n’est pas représentatif du mode fonctionnel. Principalement parce que les PIMs présents dans le mode fonctionnel à multiples domaines d’horloge ne sont pas présents dans le mode test, car les horloges multiples ne sont pas distribuées dans ce mode. On conclue également que les PIMs présents dans le mode fonctionnel ont un impact sur les délais de propagation et sur la tension d’alimentation. Finalement, selon nos expérimentations, le testeur, qui génère l’horloge de test, a un impact sur le délai de propagation.


identifier: Mestar, Mohammed  (2014). Procédure multi-niveaux pour l'évaluation de la vulnérabilité sismique des écoles dans l'est canadien.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Risques sismiques Canada (Est)
Constructions scolaires Inspection.
Analyse modale (Ingénierie)
ambiant
procédure
vulnérabilité sismique
bâtiments scolaires
sélection sismique
microzonage
irrégularités géométriques
mesures de vibrations ambiantes
modèle modal

abstract: Dans l’est du Canada, l’aléa sismique est généralement modéré et les grands centres urbains sont soumis à un risque sismique élevé. À l’heure actuelle, aucune procédure d’évaluation sismique des bâtiments à grande échelle n’est entreprise dans le pays. Cette évaluation de la vulnérabilité sismique des bâtiments repose sur la cueillette d’information par inspection et l’étude de documentation. Cette approche n’est cependant pas réalisable pour l’évaluation d’un large parc immobilier, comme celui des écoles du Québec. Ce mémoire présente une méthodologie de sélection (triage), à trois niveaux, en amont de la procédure d’inspection pour identifier les bâtiments à inspecter. Au premier niveau, on vise l’ensemble des 2714 bâtiments scolaires du réseau public de la province, en écartant les bâtiments avec un risque faible parmi 4 groupes de priorité. L’évaluation est basée sur trois paramètres : l’aléa sismique, l’année de construction et le nombre d’élèves. Au deuxième niveau, l’échantillon des écoles considéré est à l’échelle des commissions scolaires (minimum de 30 bâtiments scolaires). Les irrégularités géométriques en plan et en élévation ainsi que les effets de site sont pris en compte à l’aide de cartes de microzonage sismique ou autres données géotechniques locales disponibles. Cette évaluation vise à identifier les bâtiments présentant un risque sismique modéré ou supérieur, nécessitant une inspection. Au troisième niveau, l’inspection des bâtiments identifiés au niveau 2 doit permettre d’établir une priorité d’évaluation détaillée (analyse structurale) parmi un nombre de bâtiments plus restreint ainsi qu’une éventuelle mitigation. La procédure proposée est appliquée à un échantillon de bâtiments scolaires de Montréal, sur la base de données d’inspection visuelle. L’évaluation par des procédures indicielles, et des mesures par vibrations ambiantes (MVA) ont permis de valider la capacité de la méthodologie proposée à identifier les bâtiments nécessitant une inspection. Un modèle modal a été construit sur la base des résultats de ces MVA, en se servant des fréquences propres de vibration, de l’amortissement et des déformées modales. La procédure est conçue sous la forme d’un outil pour les professionnels des commissions scolaires ou tout autre personnel technique.


identifier: Djerdane, Mabrouk  (2014). Effet des séismes bidirectionnels sur la longueur d'appui des tabliers de ponts.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Ponts Tabliers Effets des tremblements de terre sur.

subject: Ponts Tabliers Normes.

subject: Ponts Effondrement.

subject: Tremblements de terre Canada (Est)

subject: séisme multidirectionnel

subject: longueur d’assisse

subject: déplacement longitudinal

abstract:
La perte d’appui des tabliers a été identifiée comme étant une des causes principales de l’effondrement de plusieurs ponts lors des séismes passés. Pour éviter la perte d’appui, les codes parasismiques modernes prescrivent une longueur d’assise minimale empirique à l’endroit des appuis mobiles. La longueur d’assise minimale prescrite par la norme canadienne des ponts (CSA-S6-06) a été développée par la norme américaine AASHTO sur la base des séismes anticipés dans les régions de la côte ouest des États-Unis, considérées comme des zones à forte sismicité. Ce mémoire présente les résultats d’une étude analytique visant à vérifier la validité et la fiabilité de la longueur d’assise minimale prescrite par la norme canadienne CSA-S6 en tenant compte des caractéristiques des séismes anticipés dans les régions de moyenne sismicité de l’Est du Canada et de la multiplicité des directions des mouvements sismiques.

L’étude comprend une série d’analyses dynamiques transitoires multiples réalisée sur 15 modèles de ponts réguliers et irréguliers. Les modèles de ponts sont représentatifs des ponts routiers qu’on retrouve sur le réseau routier québécois. Un ensemble de mouvements sismiques, composés de cinq paires d’accélérogrammes historiques, caractérisant les mouvements sismiques anticipés dans les régions de moyenne sismicité de l’Est du Canada, ont été utilisés dans le cadre de cette étude. La demande sismique, en termes de déplacement longitudinal du tablier du pont, a été déterminée pour chaque modèle de pont à l’aide d’une série d’analyses dynamiques transitoires : (a) en considérant les composantes horizontales séparément selon chaque direction principale du pont, et (b) en considérant l’action simultanée des composantes horizontales du mouvement sismique.

Les valeurs des déplacements sismiques maximums du tablier, calculés aux appuis mobiles, montrent que la longueur d’assise minimale N prescrite par la norme CSA-S6 est très conservatrice pour les ponts situés dans les zones de moyenne sismicité de l’Est du Canada. Les résultats de l’étude montrent aussi que pour les ponts dont le biais est inférieur ou égal à 30°, le calcul du déplacement longitudinal du tablier dû aux mouvements sismiques bidirectionnels peut être fait en appliquant uniquement la composante la plus énergétique dans la direction longitudinale du pont. Par contre, pour les ponts dont le biais est supérieur à 30°, l’estimation adéquate du déplacement longitudinal nécessite une analyse bidirectionnelle en considérant simultanément les deux composantes horizontales du mouvement sismique.


identifier: Florant, David  (2014). Développement d'un appareil haptique transmettant par pression des évènements tactiles extéroceptifs.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Bras artificiel.
Interfaces haptiques.
Prothèses Conception et fabrication.
Robotique en médecine.
extéroceptif
prothèse
haptique
câbles torsadés
MVC
PID

abstract:
À travers le monde, il existe une panoplie de personnes qui n’ont pas l’usage d’un bras ou d’une main. Ce handicap a pour conséquence une limitation restreinte pour la manipulation des objets. Pour y arriver, ils doivent utiliser une prothèse et la plupart d’entre elles ne sont pas très sophistiqué et demandent de très grandes améliorations.

L’objectif de ce projet vise donc à réunir les avancés technologiques de la robotique pour créer une prothèse aidant la manipulation d’objets. Elle devra être plus agile et capable de restituer le sens perdu du toucher. Ce projet se penchera donc du côté d’un appareil haptique pouvant transmettre des événements tactiles extéroceptifs provenant d’une prothèse jusqu’au patient. Le tout fut analysé afin de trouver la meilleure technique de restitution du toucher, c’est-à-dire la pression normale sur la peau. Ensuite, le développement d’un appareil a été effectué utilisant la technique des câbles torsadés pour créer un mouvement linéaire d’un piston.

Afin de valider l’appareil, des tests ont été effectués à l’aide d’un logiciel de contrôle développé avec la technique MVC et un contrôleur PID. À la suite des résultats, l’appareil haptique fut conçu et pourrait être utilisé sur une prothèse afin de restituer le toucher.


identifier: Majedi, Behrang  (2014). Robotic machining evaluation of the positioning accuracy and the machined surface quality.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Aluminium Surfaces.
Aluminium Finition.
Travail de l'aluminium.
Robots industriels Étalonnage.
Usinage.
irrégularité
qualité
rainure
surface

abstract:
Due to the importance of the surface quality of machined parts, many research works have been devoted to the surface irregularities and their generating mechanisms. However, the surface quality of the robotic machining operations has not been sufficiently investigated. Indeed, the relative works are restricted to the finishing operations such as grinding and deburring. In this work, the surface quality of the slot milling operation which is executed by an industrial robot on an aluminum block is investigated. For this purpose, several slots at different directions are machined on the block by applying various cutting parameters. In order to investigate the surface quality of the slots, the machined surfaces are evaluated by a mechanical profiler, and then the results are analyzed using the power spectrum density method. Moreover, to monitor the machining conditions, the machining forces are measured with a dynamometer table. To identify the generating factors of the irregularities, both the kinematic and the dynamic properties of the robot are experimentally examined. The kinematic properties of the robot are investigated by measuring its straightness using a laser tracker, and the dynamic properties are evaluated by applying the impact test.

Lack of accuracy is one of the difficulties restricting the usage of robotic machining. Indeed, the poor accuracy of industrial robots makes the off-line programming uneffective. Consequently, the operators are forced to use on-line method which is a time consuming approach. However, if a robot is calibrated properly, the off-line method could be effectively applied. To this end, before analyzing the surface quality, the accuracy of the robot is investigated and improved using a hybrid calibration model considering both the geometric errors and the joint compliances.


identifier: Fradet, Léo  (2014). Étude biomécanique des traumatismes vertébro-médullaires du rachis humain.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Colonne vertébrale Fractures Causes.
Moelle épinière Contusions.
Colonne vertébrale Chirurgie.
Moelle épinière Chirurgie.
rachis
thoracolombaire
traumatisme
vertebro-medullaire
biomécanique
modèle par éléments finis
essais mécaniques

abstract:
Les traumatismes du rachis incluent des fractures osseuses, des lésions discoligamentaires et des blessures médullaires. Ils impliquent un fort coût pour le système de santé, ainsi qu’une prise en charge (durée d’hospitalisation, atteinte de l’intégrité physique) lourdement handicapante pour leurs victimes. Les séquelles peuvent aller d’une déformation du profil sagittal à la tétraplégie. Leurs causes principales sont les accidents véhicules moteurs, les chutes et les accidents sportifs. Il existe de multiples mécanismes d’apparition des fractures vertébrales (compression, flexion-extension, cisaillement, torsion) et des blessures médullaires (contusion, traction, cisaillement), ce qui rend leur étude complexe. Malgré l’important investissement mis dans la recherche à ce sujet, des lacunes persistent dans la compréhension de ces traumatismes, qui ralentissent la progression des dispositifs de protection du rachis et le développement des techniques chirurgicales. Dans ce contexte, l’objectif principal de ce doctorat est d’améliorer la compréhension fondamentale des mécanismes de fractures vertébrales et des blessures de la moelle épinière. Suite à l’identification des constats principaux présents dans la littérature et des lacunes de l’état des connaissances actuelles, deux hypothèses de recherche ont été posées.

H1. Il existe un lien entre la sollicitation mécanique traumatique et les cartographies cliniques des patrons de fractures rapportées dans la littérature.
H2. Lors d’une contusion médullaire le liquide céphalo-rachidien joue un rôle protecteur quantifiable et le comportement lésionnel dépend du niveau vertébral.

Cette thèse vise donc deux objectifs majeurs. Ainsi, la première concerne l’étude des causes mécaniques des différents patrons de fracture vertébrale, et la seconde l’étude des mécanismes d’apparition de la contusion médullaire. Dans chacune des deux parties, des méthodes d’imagerie, expérimentales ou numériques ont été mises en oeuvre pour (i)améliorer la définition de propriétés morphologiques ou mécaniques de tissus biologiques concernés; ou (ii) reproduire et caractériser les lésions vertébrales ou médullaires.

L’atteinte du premier objectif, à savoir l’établissement d’un lien entre la classification des différents patrons de fracture vertébrale et leur cause mécanique a nécessité de répondre à deux sous-objectifs de recherche.

1) Tout d’abord des protocoles expérimentaux ont été mis en place afin de décrire la répartition des propriétés mécaniques anisotropiques de l’os trabéculaire vertébral. La première étape a été de créer un modèle de prédiction de ces propriétés à partir de paramètres microstructuraux de l’os trabéculaire vertébral. Des paramètres microstructuraux ont été calculés pour les images μCT de cubes d’os trabéculaire vertébral humains. Ces mêmes cubes ont été compressés jusqu’à la rupture dans une machine de tests mécaniques. Une analyse de régression linéaire a alors été utilisée pour obtenir un modèle de prédiction des propriétés mécaniques anisotropiques à partir des paramètres microstructuraux. Le modèle de prédiction résultant de cette analyse rend compte de 51 à 85% de la variance dans les mesures expérimentales. La deuxième étape a été d’utiliser le modèle de prédiction ainsi créé sur des images micro-tomodensitométrie de 13 vertèbres cadavériques humaines intactes. Des paramètres microstructuraux ont été calculés dans 69 volumes d’intérêts pour chacune de ces vertèbres (3 tranches dans la direction rostro-caudale, 23 zones par tranche). Le module d’Young et la force à la rupture dans 3 directions ont été déterminés à partir des propriétés microstructurales, dans chacun des 897 volumes d’intérêts résultants. La cartographie des propriétés micro-structurelles et mécaniques a été proposée en calculant les moyennes et la déviation standard de chaque paramètre pour les 13 vertèbres. Des tests de Student ont été utilisés pour évaluer les différences entre les zones antérieure et postérieure, centrale et périphérique, et proximale, médiale et distale du corps vertébral. Les résultats ont montré que la tranche distale est significativement différente des tranches proximale et distale. Aussi, la subdivision en zones centrale et périphérique a été plus représentative en comparaison à la subdivision en zones antérieure et postérieure.

2) Les connaissances fondamentales acquises par le biais de cette étude permettront de renseigner des modèles éléments finis, tels que le modèle « Spine Model for Safety and Surgery » (SM2S), qui a été utilisé pour répondre au premier objectif. Un segment de trois vertèbres et des tissus connectifs intervertébraux a été extrait du modèle SM2S et soumis à 51 conditions de chargement dynamiques différentes divisées en quatre catégories : compression, cisaillement, traction et torsion. L’initiation et la propagation de la fracture ont été analysées et le temps et l’énergie à l’apparition de la fracture ont été mesurés. À chaque patron de fracture décrit dans la littérature a été associé un ou plusieurs des patrons de fracture simulés, ainsi que les conditions limites correspondantes. Quand comparées entre elles, les fractures en torsion sont apparues à faibles énergies, les fractures en compression ou cisaillement à moyennes énergies, et les fractures en traction à hautes énergies. Une augmentation de la vitesse de chargement a causé des fractures à plus haute énergie, pour des modes de chargements similaires. L’utilisation d’un modèle par éléments finis (MEF) a fourni une caractérisation quantitative de l’apparition des patrons de fractures complémentaire aux études cliniques et expérimentales, permettant ainsi de mieux comprendre la biomécanique des fractures vertébrales.

L’atteinte du second objectif, à savoir de caractériser la biomécanique de la contusion médullaire, a nécessité de répondre à quatre objectifs de recherche spécifiques.

1) Premièrement, il a été nécessaire de fournir des caractéristiques morphologiques de la moelle épinière saine humaine complète. Ceci a permis de proposer des paramètres « invariants » qui pourront servir de données normatives pour l’étude des lésions de la moelle épinière. Les dimensions absolues de la moelle épinière (diamètres transverse et antéro-postérieur, écartement des cornes antérieures et postérieures, aire de la section transverse, et pourcentage de substance blanche) ont été mesurées par segmentation semi-automatique d’images IRM à haute résolution de volontaires jeunes (N=15) et âgés (N=8). La robustesse des mesures, les effets de l’individu, de l’âge et du sexe, ainsi que la comparaison avec des données post mortem issues de la littérature ont été analysés statistiquement (Analyse de variance, Tuckey-HSD, Bland-Altman). L’utilisation de paramètres normalisés par rapport à C3 comme invariants a été évaluée par une étude de type « leave-one-out ». La morphologie du canal spinal a été mesurée et les valeurs extrêmes du ratio d’occupation du canal par la moelle ont été déterminées. Ce travail a fourni des observations qui devraient bénéficier à l’étude biomécanique et clinique des pathologies médullaires.

2) Dans l’objectif d’utiliser l’outil numérique pour étudier la contusion médullaire, les propriétés morphologiques ainsi décrites ont dû être complétées par la caractérisation de propriétés mécaniques de la moelle épinière sous des conditions dynamiques adaptées à l’étude des traumatismes. L’étude suivante a donc visé à définir des propriétés mécaniques dynamiques pour des échantillons de moelle épinière porcine soumis à une compression transverse. Des compressions simples et des tests de type DMA (Dynamic Mechanical Analysis) à différentes modalités de vitesse de déformation ont été effectués sur un total de 252 segments de moelle épinière. Les courbes contrainte-déformation résultantes et les paramètres obtenues par DMA ont été comparés entre les différents niveaux vertébraux et modalités de chargement. Les spécimens ont affiché un comportement viscoélastique non-linéaire et l’endommagement est apparu entre 60 et 80% de déformation, dépendamment de la vitesse de déformation (significativement plus élevé pour des vitesses de déformations plus faibles). L’augmentation des valeurs de contrainte avec la vitesse de déformation a été non linéaire. Ceci a été expliqué par les résultats de DMA, qui ont montré que la viscosité de la moelle épinière (et donc sa sensibilité à la vitesse de déformation) n’était pas constante pour les fréquences testées. Les résultats ont permis de comprendre le comportement mécanique de la moelle épinière, et de fournir des données qui pourront servir à la définition de modèles par éléments finis.

3) Les propriétés géométriques et mécaniques de la moelle épinière décrites dans cette partie de la thèse permettent de renseigner des MEFs. Ainsi, un MEF de moelle épinière et des structures anatomiques environnantes (pie-mère, dure-mère, racines nerveuses, liquide céphalo-rachidien) a été développé et utilisé pour comprendre la biomécanique de la contusion médullaire. Deux segments (thoracique et lombaire) de moelle épinière ont été utilisés. Les segments ont été impactés à 4.5m.s-1 pour reproduire une contusion médullaire causée par une fracture vertébrale comminutive. Le pourcentage de compression, la contrainte de Von Mises, et la cinématique de la lésion ont été observés, et comparés à des données expérimentales de référence. Les résultats ont été similaires aux données de la littérature. La moelle épinière a subi 7% de compression en plus au niveau thoracique, en comparaison au niveau lombaire, à cause des variations géométriques des substances grise et blanche. Le LCR a diminué le pourcentage de compression jusqu’à 14%. Le plus haut niveau de contrainte a été localisé dans les cornes antérieures de la substance grise, et correspondait aux descriptions du « central cord syndrome ». Cette étude confirme le rôle protectif du LCR sur les blessures médullaires, et le besoin d’une décompression rapide après un traumatisme du rachis. Enfin, un modèle similaire a été créé pour reproduire des contusions médullaires effectuées expérimentalement sur des spécimens murins. La comparaison des résultats de ces simulations avec les mesures faites expérimentalement et le suivi IRM et histologique de chaque spécimen a permis d’établir un début de critère lésionnel mécanique pour la moelle épinière. Cette dernière étude reste préliminaire et permettra, lors de son développement, de créer un vrai lien entre la fracture vertébrale et la lésion médullaire.

Les résultats générés dans cette thèse ont tout d’abord permis de confirmer l’existence d’un lien entre les conditions de chargement mécanique lors de traumatismes vertébraux et les patrons de fractures observés cliniquement. Toutefois, il est apparu que plusieurs modes de sollicitations peuvent mener à des patrons de fractures similaires. Certaines fractures observées cliniquement doivent donc être analysées avec attention, leur historique et potentielles blessures médullaires associées étant potentiellement multiples. De même, la contribution du liquide céphalo-rachidien dans la protection de la moelle épinière, et l’influence du niveau vertébral lors d’une contusion ont été quantifiés. L’interprétation des résultats soutient le choix d’une décompression rapide lors de la prise en charge chirurgicale d’une blessure médullaire. Enfin, les résultats générés tout au long de cette thèse ont permis de donner un ensemble de recommandations en rapport au développement de dispositifs de protection du rachis et de techniques chirurgicales. De plus, des connaissances fondamentales ont été acquises qui permettront d’améliorer les outils utilisés pour l’étude des traumatismes du rachis, tels que les modèles par éléments finis.


identifier: Émard, Maxime  (2014). Contributions scientifiques pour la protection des porteurs de colonne humaine.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Orthèses Conception et construction.

subject: Acrobates Lésions et blessures.

subject: Colonne vertébrale Lésions et blessures.

subject: Épaule Lésions et blessures.

subject: colonnes humaines

subject: cirque

subject: rachis

subject: dispositif de protection

abstract:
Les colonnes humaines sont des manoeuvres acrobatiques avec un potentiel de blessure élevé à long terme, selon les données du Cirque du Soleil (CDS). Les artistes les plus touchés sont les porteurs de base qui doivent supporter la totalité de la charge. Les structures anatomiques les plus à risque sont le rachis et l’épaule. Aucune donnée dans la littérature n’est disponible concernant la problématique des porteurs de colonne humaine et aucun équipement de protection sur le marché ne serait adapté à cette problématique.

L’objectif principal de cette étude vise la conception d’un dispositif de protection qui pourrait réduire la vulnérabilité des porteurs de colonne humaine. Pour ce faire, les objectifs spécifiques de cette étude sont :
1. Analyser la biomécanique des performances acrobatiques des porteurs de colonne humaine du Cirque du Soleil;
2. Proposer un nouveau dispositif de protection individuelle pour porteur de colonne humaine selon un développement de produit basé sur l’analyse fonctionnelle.

Pour répondre au premier objectif, des essais biomécaniques préliminaires ont été réalisés avec des artistes du CDS lors de la formation d’une colonne humaine. Ces essais ont permis d’évaluer la cinématique à partir d’un système optoélectronique. Pour répondre au second objectif, un cahier des charges fonctionnel a été élaboré et a permis de sélectionner un concept préliminaire. Ce concept a été optimisé et a mené à la fabrication d’un prototype fonctionnel ajusté à la physionomie d’un porteur de colonne humaine.

Les résultats de l’analyse biomécanique montrent certaines tendances au niveau de la cinématique des porteurs des colonnes humaines, principalement une extension du rachis thoracique et une certaine variation angulaire dans les plans frontal et médian. Le prototype de dispositif de protection proposé permet de réduire les risques de blessure en transférant une partie de la charge appliquée sur les structures anatomiques critiques.


identifier: Missanda Mavoungou, Arsène  (2014). Étude des systèmes éoliens raccordés au réseau électrique à l'aide de convertisseurs multiniveaux.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Systèmes de conversion de l'énergie éolienne.

subject: Convertisseurs électriques Modèles mathématiques.

subject: Réseaux électriques non linéaires.

subject: convertisseur

subject: multiniveau

subject: npc

subject: éolienne à vitesse variable génératrice à double alimentation

subject: convertisseur multiniveaux NPC à trois niveaux

subject: commande non-linéaire au sens entrée-sortie

subject: filtre actif

abstract:
Ce projet de maitrise a consisté à assurer l’écoulement de puissance de l’éolienne à vitesse variable vers le réseau électrique via une interface d’EP de type NPC à trois niveaux afin de repousser les limites que présente celle à deux niveaux. Pour ce faire, nous avons d’une part modélisé chaque sous-système constituant le système étudié à des fins de commande. Cette modélisation a permis à l’aide des lois de Kirchhoff et de la transformation de Park d’obtenir deux modèles d’état moyen non-linéaire dans le plan synchrone (dqo), traduisant la dynamique de chaque sous-système. Il est important de noter que la modélisation du sous-système 2 a conduit à proposer une version améliorée du modèle d’état dans le plan synchrone par rapport à celui que nous propose la littérature pour le même système, puis d’autre part nous avons conçu et appliqué la commande basée sur la linéarisation entrée-sortie à chaque sous-système pour :

• réguler la vitesse de rotation de cette machine afin d’extraire le maximum de puissance produite;
• dépolluer le réseau électrique;
• compenser la puissance réactive;
• assurer un fonctionnement à facteur de puissance unitaire.

Enfin, au regard de nos résultats de simulation chaque commande non-linéaire appliquée au sous-système 1 et 2 fonctionne comme l’on souhaitait et admet de bonnes performances. En effet, avec cette commande on arrive à avoir des courants coté réseau sinusoïdaux et un courant du neutre pratiquement nul et ce malgré la présence d’une charge non-linéaire déséquilibrée variable. De plus, grâce à cette commande l’interface d’EP de type NPC à trois niveaux fonctionne comme un système non-polluant.

Ainsi, c’est fort du bon fonctionnement de cette commande que nous somme arrivé non seulement à écouler la puissance fournie par cette source d’énergie renouvelable vers ce réseau, mais aussi à aider ce dernier à satisfaire aux besoins en énergie d’une charge.


identifier: Radvar-Esfahlan, Hassan  (2014). Fixtureless geometric inspection of nonrigid parts using "generalized numerical inspection fixture".  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Avions Pièces Inspection.

subject: Automobiles Pièces Inspection.

subject: dimensionnel

subject: flexible

subject: gabarit

subject: généralisé

subject: géométrique

subject: GNIF

subject: numérique

subject: inspection assistée par ordinateur

subject: pièce flexible

subject: calage nonrigid par éléments finis

subject: distance géodésique

subject: techniques de réduction dimensionnelle non linéaire

abstract:
Free-form nonrigid parts form the substance of today’s automotive and aerospace industries. These parts have different shapes in free state due to their dimensional and geometric variations, gravity and residual strains. For the geometric inspection of such compliant parts, special inspection fixtures, in combination with coordinate measuring systems (CMM) and/or optical data acquisition devices (scanners) are used. This inevitably causes additional costs and delays that result in a lack of competitiveness in the industry.

The goal of this thesis is to facilitate the dimensional and geometrical inspection of flexible components from a point cloud without using a jig or secondary conformation operation. More specifically, we aim to develop a methodology to localize and quantify the profile defects in the case of thin shells which are typical to the aerospace and automotive industries.

The presented methodology is based on the fact that the interpoint geodesic distance between any two points of a shape remains unchangeable during an isometric deformation. This study elaborates on the theory and general methods for the metrology of nonrigid parts. We have developed a Generalized Numerical Inspection Fixture (GNIF), a robust methodology which merges existing technologies in metric and computational geometry, nonlinear dimensionality reduction techniques, and finite element methods to introduce a general approach to the fixtureless geometrical inspection of nonrigid parts.


identifier: Diakité, Ibrahim Soumaïla  (2014). Caractérisation d'un enrobé bitumineux haute performance et évaluation de son utilisation en couche de base en remplacement d'une grave bitume.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Revêtements bitumineux Conception et construction.

subject: Routes Couches de fondation.

subject: bitume

subject: bitumineux

subject: enrobe

subject: grave

subject: optimisation granulaire

subject: couche de base

subject: haute performance

abstract:
La production annuelle de grave bitume (GB) au Québec représente 17% de la production totale d’enrobé, soit 682 757 tonnes derrière ESG10 (soit 49,9%). Largement employés en couche de base, les graves bitumes répondent favorablement aux performances attendues d’eux. Par ailleurs, l’élaboration des graves bitumes nécessite l’emploi de plusieurs classes granulaires pour respecter les exigences de la norme LC. De plus le taux de liant reste élevé dans les graves bitumes, ce qui augmente leur coût de production quand on sait que le prix des matériaux grimpe de jour en jour en raison de la diminution des réserves existantes et du coût des technologies utilisées pour leur extraction.

L’objectif principal du présent programme de recherche est la formulation et la caractérisation d’un enrobé bitumineux haute performance ayant les mêmes performances que la grave bitume présentement sollicitée dans la couche de base de nombreuses chaussées.

Pour ce faire, plusieurs enrobés formulés avec des teneurs en filler variant de 9,5% à 15% ont été fabriqués avec un bitume de classe 64-28. Ils ont été formulés suivant le principe d’optimisation granulaire des enrobés SMA Cpack mises au point à l’ETS. Seulement deux formules parmi les enrobés fabriqués ont été retenues pour la caractérisation. Le premier enrobé EBHP-20_11% (avec 11% de filler) est le fruit de l’optimisation, tandis que le second EBHP 20_15% (avec 15% de filler) a été retenu pour savoir l’influence qu’a une variation du taux de filler sur les performances de ce type d’enrobé.

Finalement les propriétés des deux enrobés EBHP-20, ont été comparées entre eux dans un premier temps, et comparées à celles d’une grave bitume (GB 20) qui avait déjà été formulée et caractérisée avec un bitume de classe 64-28.

Les résultats montrent que l’EBHP-20_11% peut effectivement remplacer la GB-20 comme couche de base dans la chaussée puisque les résultats de l’essai d’orniérage pour les deux enrobés sont très proches; l’essai de TSRST indique qu’avec un même bitume (64-28), les températures de rupture des EBHP-20 sont en général inférieures ou égales à celles des GB 20; Concernant l’essai de module complexe, les EBHP-20 donnent des valeurs de module à 10 °C et 10 Hz, légèrement en dessus de celle de la GB-20. Les résultats des essais de fatigue montrent que l’EBHP-20_11% a une performance moindre que celle de la GB-20. Par contre, l’EBHP-20_15% donne une valeur de ε6 très proche de celle de la GB-20. Il a été constaté également que l’augmentation de la teneur en filler améliore nettement la résistance à la fatigue.


identifier: Zaguia, Atef  (2014). Fission multimodale pour les systèmes d'interaction.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Interfaces utilisateurs multimodales (Systèmes informatiques)

subject: Interaction homme-ordinateur.

subject: Théorie de la décision bayésienne Informatique.

subject: fission

subject: interaction homme-machine

subject: fission multimodale

subject: contexte d’interaction

subject: réseau bayésien

abstract:
Les systèmes informatiques sont nés de besoins scientifiques. Leur succès est dû à leur utilisation grand public. Ceci a motivé les chercheurs à développer des systèmes qui permettent de satisfaire les besoins de l’utilisateur et de viser la démocratisation de leur utilisation à grande échelle. L’avancement technologique actuel a créé la nécessité de produire des machines de plus en plus performantes, faciles à utiliser et permettant de répondre aux besoins des utilisateurs. Pour atteindre ces objectifs, ces machines doivent être en mesure d’interférer d’une façon harmonieuse avec l’utilisateur. Cela n’est possible que si ces systèmes sont capables de comprendre la communication humaine. Cette dernière se fait à travers plusieurs modalités naturelles telles que la parole, les gestes, le regard et les expressions faciales. En s’inspirant de la communication humaine, les systèmes multimodaux ont était développés pour combiner plusieurs modalités en fonction de la tâche, des préférences et des intentions communicationnelles.

Cette thèse s’inscrit dans ce cadre. Elle a pour thème principal la fission multimodale pour les systèmes d’interactions. L’objectif principal de nos travaux de recherche est triple. En premier lieu, nous proposons une architecture qui est très utile dans un système multimodal. Cette architecture est modélisée, spécifiée formellement et raffinée par l’emploi de réseaux de Pétri colorés. Elle réalise un module de fission multimodale. En second lieu, nous avons créé une ontologie du domaine qui décrit l’environnement du système multimodal. Ce modèle contient également les différents scénarios applicables pour la réalisation de la fission. Ces scénarios sont stockés sous forme de patterns. Notre algorithme de fission repose sur l’utilisation de la technique de pattern. Nous avons défini deux patterns 1) pattern de fission : sélectionne les sous-tâches élémentaires d’une commande complexe et 2) pattern de modalité : associe à chaque sous-tâche le ou les modalités adéquates. En troisième lieu, nous avons proposé une nouvelle méthode/technique basée sur le contexte en utilisant les réseaux bayésiens pour résoudre les problèmes d’ambiguïté ou d’incertitude dans un système de fission multimodal.

Ces techniques ont été validées par des études de cas et en utilisant les réseaux de Pétri colorés et l’outil de simulation CPN-Tools. Ainsi, deux applications ont été implémentées : 1) une interface pour le contrôle d’un robot. Elle peut être utilisée pour assister des handicapés ou des personnes âgées. Cette interface est implémentée pour valider l’utilisation de la technique de pattern dans le processus de fission et 2) une interface GPS pour indiquer le trajet à un conducteur de voiture. Cette interface est implémentée pour valider notre nouvelle méthode basée sur le contexte en utilisant un réseau bayésien dans le cas d’ambiguïtés ou d’incertitudes.


identifier: Pelletier, Francis  (2014). Power performance evaluation and improvement of operational wind power plants.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
éolienne
test de performance
amélioration de performance
réseau de neurone
erreur d’orientation
girouette

abstract:
The operation of wind farms on an industrial scale is relatively recent. With this new industrial era, wind farm operators are sometimes inclined to apply to wind the same methods of assessment and performance improvement (economic, energy, environmental, etc.) as those used for their so-called conventional power plants. The evaluation of energy performance is unquestionably one of the parameters most analyzed by operators. Energy performance can be evaluated by comparing the energy production of a plant (usually electricity) and the energy intake required for the said facility (e.g. coal, oil, wind, etc.). This assessment does not usually represent a significant technical challenge for so-called conventional plants. However, the complex nature of wind and its interaction with wind turbines makes this evaluation difficult for the wind energy sector.

At present, the IEC 61400-12-1 standard is the only method accepted by the industry and which allows the energy performance of a single turbine to be evaluated. However, this approach is relatively costly. Further, the application of this standard in the industry over the past 15+ years has clearly established a number of associated limits.

Thus, the first objective of this project was to try to improve current methods for assessing the energy performance of operational wind turbines and wind farms. In this context, the power curves of two wind turbines were able to be deducted by means of a model based on a neural network with six inputs and a multi-step technique. The results of this model were compared to several other modelling techniques and an increased accuracy was demonstrated for the cases analyzed.

The second objective of this project consisted of attempting to improve the performance of turbines already in operation. After developing a more accurate method for power performance evaluation, tests on two operational turbines were conducted. The method used in an effort to increase energy production was based on optimizing the orientation of the nacelle-mounted wind vanes. Tests were conducted to assess the effect of wind vane orientation on the energy performance and the results obtained suggested that potential energy gains in the order of 1-3% could be achieved.

Lastly, a number of findings from this project have been applied to various industrial projects in different contexts. Specifically, one wind farm owner has requested the services of the author to analyze the energy gain achieved pursuant to the installation of an improvement package on some of its wind turbines. A side-by-side comparison has been completed on two turbines fitted with this improvement package. Statistical tests have been developed in order to properly assess and quantify the energy gain and the associated uncertainty level.


identifier: Ventura, Quentin  (2014). Technique de visualisation hybride pour les données spatio-temporelles.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Théorie des graphes.
Graphes de lien.
géospatial
hybride
topologique
visualisation
données spatio-temporelles

abstract:
La technique de visualisation décrite dans ce mémoire permet de visualiser les mouvements de plusieurs personnes ou objets au sein d’un bâtiment sous forme de graphe noeuds-liens, où les noeuds représentent les salles, et où les liens représentent les portes. La représentation choisie pour les trajectoires, qui peut être vue comme une métaphore de la circulation routière, permet de visualiser la direction des trajectoires et l’ordre dans lequel les pièces ont été visitées.

Une visualisation hybride est aussi proposée, mixant la technique de visualisation topologique (décrite ci-dessus) à la technique de visualisation géospatiale, et ayant des caractéristiques « focus-in-context » et « multi-focales ».

Une expérience contrôlée a été effectuée pour mesurer l’efficacité de ces techniques, et les résultats ont montré que la technique topologique est significativement plus rapide que la technique géospatiale pour trois des quatre tâches choisies.


identifier: Pellecuer, Luc  (2014). Modélisation des impacts environnementaux de la circulation routière en vue de leur intégration dans les systèmes de gestion des chaussées.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: Routes Matériaux Aspect de l'environnement.

subject: Chaussées Entretien et réparations Gestion.

subject: Ingénierie durable Aspect économique.

subject: Coût du cycle de vie.

subject: gestion des chaussées

subject: impact environnemental

subject: développement durable

subject: modélisation

abstract:
La circulation routière cause des impacts environnementaux dont l’intensité varie en fonction des caractéristiques de la chaussée. Toutefois, les administrations routières prennent rarement en compte dans leur processus de décision ces impacts environnementaux advenant pendant la phase d’utilisation du cycle de vie de la chaussée. Cette déficience aboutit à des choix de gestion techniquement acceptables mais potentiellement non optimaux du point de vue de la société dans son ensemble. Les systèmes de gestion des chaussées traditionnels, dont disposent actuellement les administrations pour remédier à cette situation, ne sont pas adaptés à l’intégration méthodique des impacts environnementaux. Cependant, dans d’autres domaines que la gestion des chaussées, différentes techniques et outils existent pour faciliter leur prise en compte de façon systématique et exhaustive. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette thèse est de fournir un outil, basé sur les techniques et connaissances les plus récentes, qui permet de quantifier les impacts environnementaux de la phase d’utilisation de la chaussée en vue de leur prise en compte dans les systèmes de gestion des chaussées.

L’analyse d’un modèle conceptuel, basé sur la méthode du cheminement d’impact (IPA), montre qu’il est possible de relier de façon quantitative les caractéristiques des chaussés aux impacts environnementaux causés par la circulation routière ainsi qu’aux coûts économiques induits par ces impacts. Les caractéristiques des chaussées, telles que le type de matériau ou l’uni du revêtement, ont une influence significative sur l’émission de nuisances environnementales par la circulation routière. Parmi ces nuisances, on retrouve principalement les émissions atmosphériques, les eaux de ruissellement et de percolation, le bruit, et les vibrations. Les impacts environnementaux de ces nuisances, affectant le bien-être des riverains, les écosystèmes, les bâtiments et infrastructures ainsi que les cultures agricoles, induisent des coûts économiques tels que les soins de santé et ou les pertes de productions agricoles.

Sur la base de ce modèle conceptuel, le modèle d’impact environnemental des chaussées (PEIM) a été développé dans le but d’attribuer une valeur économique aux impacts environnementaux. Cette valeur économique peut alors être prise en compte dans les outils économiques de gestion des chaussées utilisés par les administrations routières tels que l’analyse des coûts sur le cycle de vie (ACCV). En se basant sur les caractéristiques du revêtement des chaussées (matériau, âge, uni, texture et rigidité), le PEIM évalue les impacts environnementaux ayant comme origine la circulation routière, c’est-à-dire les impacts environnementaux apparaissant lors de la phase d’utilisation de la chaussée. Il calcule ainsi spécifiquement les coûts des impacts qu’ont la pollution atmosphérique, les gaz à effet de serre ainsi que le bruit sur la santé des riverains, l’état des bâtiments et infrastructures, et la biodiversité.

L’utilisation du PEIM pour évaluer les impacts environnementaux dans le cas d’une section de collectrice revêtue en enrobé bitumineux dans un milieu urbain dense aboutit à plusieurs conclusions. Tout d’abord, le coût économique annuel des impacts environnementaux liés au seul uni de la chaussée est de l’ordre d’un million de dollars par kilomètre pour des unis usuels de la chaussée. De plus, il est démontré qu’une gestion des chaussées appropriée peut réduire substantiellement les impacts environnementaux sur le cycle de vie de la chaussée. Notamment, les stratégies d’entretien préventif permettent aux gestionnaires routiers d’atteindre un bénéfice environnemental environ deux fois plus élevé que les stratégies d’entretien palliatif. Sur le cycle de vie de la chaussée, ces bénéfices environnementaux, représentant plusieurs millions de dollars, excèdent les dépenses nécessaires pour le maintien de l’état de la chaussée. Par ailleurs, bien qu’ils ne soient que très rarement pris en compte, les impacts liés aux bruits sont responsables de la majeure partie des coûts environnementaux en milieu urbain. Au contraire, les impacts dus aux gaz à effet de serre sont les plus présents dans les analyses effectuées par les gestionnaires, alors qu’une stratégie d’entretien réduisant leur émission n’affecte que marginalement le coût environnemental total.

En conclusion, la thèse démontre à la fois la faisabilité pratique de l’incorporation des impacts environnementaux dans les systèmes de gestion des chaussées, l’utilité d’une telle incorporation pour estimer le coût économique réel des alternatives de gestion et la nécessité de cette incorporation pour limiter l’empreinte environnementale des chaussées et ainsi poursuivre un développement durable.


identifier: Rafieian Sichani, Farzad  (2014). Study of vibrations and instability in a robotic grinding process.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Meulage Automatisation.
Robots industriels Vibrations.
Robots industriels Stabilité.
broutage
instabilité
broutage d'usinage robotisé
coupe par impact
fréquence de rotation instantanée
encodeur rotatif
analyse angulaire
modèle d'enlèvement de matière
identification des paramètres
profilage de surface robotisé.

abstract:
The vibratory dynamics of the grinding process performed by a robot arm is studied in this thesis. The robotic grinding process under development at Hydro-Québec’s research institute (IREQ) for maintenance operations on hydropower equipment is a high material removal rate task used for profiling large parts and complex geometries. The profiling application is unlike conventional grinding in which, a thin layer of material is removed as a finishing procedure. One major hurdle for this technology is the significant vibrations inherent to the process. However, the maneuverability that the robot brings into the operations makes it, sometimes, the only practical solution for machining in hard-to-reach areas. The main features of the robotic tool holder which affect its vibratory dynamics, i.e. the robot’s high compliance and its configuration-dependent dynamics are studied. The objective is to investigate vibrations and instability based upon appropriate understandings of the instantaneous dynamics of the material removal process performed by the articulated multi-body robot arm. Since vibrational instability in material removal is caused by the interactions between the dynamics of the cutting process and the tool holder’s structural dynamics, two lines of research are conducted accordingly.

An experimental investigation substantiated by numerical simulations is carried out on the steady vibratory dynamics of the process. Due to the compliance of the robot arm, material removal is found governed by vibro-impacts, occurring mainly at the spindle’s rotational frequency, between the cutter and the workpiece. The “impact-cutting” behavior is characterized through angular analysis of the cyclic impacting oscillations. The measured instantaneous rotational frequency of the spindle during robotic grinding is mapped into a representation suited for monitoring the dynamic evolutions in the impacting regime. The “impact-cutting map” was also used to validate a plausible hypothesis for uniform disk wear when exhibiting an impact-cutting operation. The measured drop in the instantaneous angular speed, as a transient which is excited impulsively by the cutting impacts, was found well correlated to grinding power. The practical significance of this latter result is considered as to integrate the real-time measurement of the speed drop and the number of impacts per spindle revolutions into the robot control strategy in order to improve the metal removal estimation.

In a following step, an impact-cutting model for metal removal was used to estimate the grinding power required for a grinding task performed by the robot. Constant coefficients of the model were first identified experimentally. Robotic grinding tests were performed while setting the target grinding power in the control strategy based upon the impact-cutting model. It was demonstrated that a uniform cut with a target rate of metal removal and a target cutting depth can be achieved in presence of stabilized impacting oscillations. The waviness amplitude on the finished surface is found to be much smaller than the amplitude of vibro impact oscillations. The knowledge about vibro-impact oscillations present in the process helps improving the strategy of controlled material removal rate employed in the robot control strategy. The iterative procedure of grinding/profile scanning to reach the desired tolerance level on the surface can be improved based upon the estimation of the material removal rate by the impact-cutting model.

The limit of stable impact cutting due to regenerative chatter was investigated next. The investigation resulted into understanding that the high compliance of the robot arm locates the problem of robotic grinding regenerative chatter on the far upper right of the first lobe on the stability chart. In this region, the limit of stable operation is defined by very large gain values. This is different from traditional machining which is located inside the “lobes zone” on the stability lobes diagram. The cyclic impacting dynamics of material removal is invoked to investigate instability in this region. The limit of stable operation is identified from numerical simulations of impact-cutting. The boundary is found to be very close to the margin predicted using the traditional approach for regenerative chatter analysis. It is concluded that the large gain is typical for robotic grinding. The impacting dynamics of material removal due to robot compliance must be considered to understand such large gain values, never occurring in conventional grinding. Experiments are performed to substantiate the new understanding regarding the problem of regenerative chatter in robotic grinding.

A second line of research was focused on the robotic tool holder’s structural dynamics. The goal was to provide a modeling tool for an investigation of the effect of robot’s configuration-dependent dynamics on vibrations and instability in the process. A 6-DOF multi-body dynamic model was developed for the robot manipulator. Experimental modal analysis on the robot structure was used to validate the mode shapes and natural frequencies predicted by the model. A discussion is provided about how the developed modeling tool can serve an investigation of mode-coupling chatter in robotic machining.

The study of vibrations and instability in this thesis contribute into understanding the vibratory dynamics that govern the robotic grinding process. Further development of the robotized technology for precision profiling of industrial parts relies on such understanding bases.


identifier: Aidibe, Ali  (2014). Inspection des pièces flexibles sans gabarit de conformation.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Avions Pièces Inspection.
Métrologie.
conformité
dimensionnel
géométrique
souple
recalage
tolérancement
inspection
métrologie
gabarit de conformation

abstract:
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.


identifier: Hannat, Ridha  (2014). Optimisation d'un système d'antigivrage à air chaud pour aile d'avion basée sur la méthode du krigeage dual.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Avions Givrage Prévention.
Avions Ailes.
Krigeage.
anti-givrage
CFX
transfert de chaleur conjugué
plan d’expérience

abstract:
L’objectif de cette thèse est de proposer une nouvelle méthodologie d’optimisation pour les systèmes d’antigivrage à air chaud pour ailes d’avions. La méthodologie est basée sur la méthode du krigeage dual. Le système d’antigivrage est constitué d’un tube piccolo placé le long de l’envergure de l’aile, dans la région du bord d’attaque. L’air chaud est injecté à travers de petites buses et impacte sur la paroi interne de l’aile. La fonction objectif ciblée par l’optimisation est l’efficacité de transfert thermique du système d’antigivrage. Cette efficacité de transfert thermique est considérée comme étant le rapport du flux de chaleur à la paroi interne de l’aile divisé par la somme de tous les flux de chaleur aux buses du système d’antigivrage.

La méthodologie adoptée pour optimiser un système d’antigivrage comporte trois étapes. La première étape consiste à construire une base de données selon le plan de Box-Behnken. La fonction objectif est ensuite modélisée par la méthode du krigeage dual et enfin l’optimisation par la méthode SQP est appliquée sur le modèle de la fonction objectif. Un des avantages du krigeage dual est que le modèle passe exactement par tous les points de mesures, mais il peut aussi prendre en compte les erreurs numériques et dévier des points de mesures. En plus, le modèle krigé peut être mis à jour à chaque nouvelle expérience numérique. Ces caractéristiques du krigeage dual semblent en faire un bon outil pour construire les surfaces de réponse nécessaire à l’optimisation d’un système d’antigivrage.

Le premier chapitre passe en revue la littérature pertinente sur le sujet ainsi que sur la problématique d’optimisation du système d’antigivrage. Les chapitres 2, 3 et 4 présentent les trois articles soumis. Le chapitre 2 est dédié à la validation des codes de CFD utilisés pour réaliser les simulations numériques d’un système d’antigivrage et au calcul du transfert de chaleur conjugué (CHT). Le CHT est calculé en prenant en compte l’écoulement externe autour de l’aile d’avion, l’écoulement interne dans le système d’antigivrage et la conduction dans l’aile. Les coefficients de transfert de chaleur à la paroi externe de l’aile ne changent pas tellement si l’on prend en compte ou non l’écoulement externe. Donc seul, l’écoulement interne est considéré dans les articles suivants.

Le chapitre 3 concerne la matrice de design et la construction d’un modèle paramétrique d’ordre deux. La modélisation de la fonction objectif est basée sur le plan de design de Box-Behnken. Le modèle paramétrique qui découle des simulations numériques sert à la comparaison avec le modèle krigé du troisième article.

Le chapitre 4 applique la méthode du krigeage dual pour la modélisation de l’efficacité de transfert thermique du système d’antigivrage et son optimisation. La possibilité d’inclure l’erreur numérique dans les résultats est explorée. Pour le cas test étudié, l’introduction de l’erreur numérique dans le processus d’optimisation n’améliore pas les résultats. La méthode du krigeage dual est aussi employée pour modéliser la distribution du flux de chaleur local et interpoler le flux de chaleur correspondant au design optimal du système d’antigivrage.


identifier: Benzid, Djedjiga  (2014). Le réseau privé virtuel (VPN) sur les réseaux maillés sans fil WMN.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
Extranets.
Réseaux maillés (Informatique)
Mobilité IP
MPLS-VPN
QoS
Seamless Handoff
VPN
WMN

abstract: Les Réseaux Privés Virtuels (VPN) peuvent offrir une grande sécurité aux réseaux maillés sans fil (WMN). Toutefois, le déploiement conjoint des deux technologies devient problématique pour la gestion de la mobilité IP dont souffrent déjà les deux réseaux. En effet, diverses solutions ont été proposées pour assurer un handoff VPN rapide et transparent sur les réseaux sans fil. Cependant, ces solutions ne peuvent pas fonctionner convenablement sur les WMNs qui ont des caractéristiques de multi saut et une topologie dynamique. À cet effet, une nouvelle approche est proposée, l’algorithme Seamless Handoff VPN pour les réseaux maillés sans fil (SHVM). Celui-ci repose sur trois conceptions, à savoir la conception de chemin optimal, la conception de CE (Customer Edge) basés sur VRF et la conception de l’application de l’adresse statique de VPN. L’objectif de la solution proposée est de réduire le délai de handoff et de minimiser le taux de perte de paquets. Le modèle proposé est supposé être sécurisé avec la technologie MPLS-VPN. Dans le but de valider notre approche, le modèle a été simulé sur OPNET 16. Les résultats obtenus montrent que le délai et le taux de pertes de paquets sont effectivement inférieurs aux normes requises pour assurer un seamless handoff pour une application en temps réel.