identifier: Tiendrebeogo, A. F. A. (2019). Comportement hydromécanique des remblais miniers en pâte cimentés et des chantiers miniers remblayés  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Avec la forte demande en métaux dans les pays émergents à travers le monde, la production minière a atteint un régime soutenu. De ce fait, l'industrie minière contribue énormément au PIB de nombreux pays miniers. Mais dans le même temps, l'exploitation de plus en plus intense des gisements génère également des rejets solides (résidus et roches stériles) qui sont entreposés en surface dans des aires d'accumulation. Cependant, les aires d'accumulation des résidus, aussi appelés parcs à résidus, nécessitent un suivi et une gestion particulière pendant de très longues périodes afin d'éviter tout drainage minier acide (DMA), résultat de l'oxydation des sulfures de fer et les minéraux métalliques contenus dans les résidus. Dans le cas d'une exploitation souterraine, une partie des résidus est renvoyée sous terre sous forme de remblai en pâte cimenté (RPC). Le RPC est constitué de résidus, d'eau de mélange et d'un agent liant.  Le RPC est ainsi destiné à augmenter la stabilité des épontes des excavations minières permettant d'optimiser l'exploitation des gisements sous terre (taux d'extraction élevé) et aussi d'améliorer la sécurité des travailleurs et de réduire l'empreinte écologique de la mine. Cependant, le coût de l'agent liant représente en moyenne entre 12% et 16% des coûts d'opération d'une mine utilisant le RPC. D'où une quête incessante d'optimiser les coûts des opérations de remblayage tout en atteignant les cibles de résistance visée.  Un des aspects importants est le comportement du RPC une fois sous terre. La distribution des contraintes dans le chantier remblayé est un phénomène qui requiert encore une investigation dans le but d'éclaircir certains principes. D'autant plus, les pressions exercées par le remblai sur les barricades construites pour retenir ce dernier dans les chantiers, ont un comportement différent qui influence sa construction. L'analyse de l'impact de la cure sur les chantiers est un élément essentiel dans la séquence de minage. Il sera aussi question de déterminer les différences au niveau des différents paramètres entre un chantier remblayé et un modèle physique au laboratoire. C'est dans ce but que nous avons porté notre esprit critique. Il s'agira aussi de comparer les contraintes dans les chantiers remblayés avec différents types de liants, différentes séquences de remblayage. Pour ce faire, des essais de cisaillement ont été réalisés afin de déterminer les caractéristiques du remblai et ensuite une estimation des contraintes selon les différentes situations.  ABSTRACT: The growth of the mining economy generates significant revenue for many companies. The exploitation also generates an increase amount of tailings that are stored at the surface. Tailings accumulation areas, also known as tailings ponds, require special monitoring and management for very long periods of time to avoid acid mine drainage (AMD), the result of the association between iron sulphides and metallic minerals. In order to reduce the amount of these tailings, they are returned underground in the form of cemented paste backfill (CPB). The cemented paste backfill, while reducing the amount of tailings, increases the stability of the structures and walls to optimize the operation of underground construction sites by increasing the reserves and also improving the safety of the workers. However, the CPB consisting of tailings, water and cement has a high financial cost of operation to the point of reaching ¼ of the overall financial costs of the mine. A regular quest of optimization, while meeting the targets for underground mining, has been the main focus of many researches with encouraging results at the end.  One of the important points is the behavior of this CPB once underground. The distribution of stresses inside the stopes is a phenomenon that requires more investigation to clarify some of the principles already defined in the literature. Especially, the pressure the CPB exerts on the fences built to keep him in the stope have different behaviour toward it and it factors in the building of the fence. Even less the impact of the cure time is an important detail in the mining plan of the secondary stopes. The differences in the parameters of a real stope and one that has been filled in the laboratory with reduce size will be a main topic. These are where we will carry out critical spirit.  It will also be a matter of comparing the stress in the backfilled stopes with different types of binders, different backfilling sequences in order to perform shear tests to determine the characteristics of the CPB and then an estimation of the stress according to different situations.


identifier: Ma, Z. (2019). Partial Oxidation of Methane to Syngas Over Noble Metal Catalysts Supported by Fecralloy Fibre  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

type:
Mémoire ou thèse
NonPeerReviewed

abstract: RÉSUMÉ: Le torchage des rejets gazeux par l'industrie pétrolière émet une quantité importante de GES qui accélèrent le changement climatique en plus de nuire à l'environnement avec des polluants toxiques tels que des composés sulfurés et des métaux lourds. Le méthane est un vecteur énergétique précieux et sa conversion en combustibles liquides réduirait l'empreinte environnementale des pétrolières. Un procédé micro gaz-à-liquide (μGtL) pourrait réduire le brûlage de méthane par torchage et permettra de produire un carburant énergétiquement dense: le diesel. Une opération unitaire intégrant simultanément la production de gaz de synthèse à haute pression et une étape Fischer-Tropsch peut réduire substantiellement les coûts d'exploitation liés à la synthèse de liquides GtL.  ABSTRACT: Gas flaring accelerates climate change with greenhouse gases also harms the environment with other pollutants such as H2S, carbon sulphides, NOx and heavy metals. Methane is a valuable energy vector, and converting the associated gas from thousands of wells to liquid fuels would reduce the environmental footprint of oil field operations. Micro Gas-to-Liquids technology (μGtL) can potentially reduce the natural gas that is flared throughout the world while producing valuable diesel.


identifier: Cano, J. (2019). Synchronisation et positionnement simultanés d'un réseau ultra-large bande et applications en robotique mobile  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Il est essentiel pour les robots mobiles de pouvoir se localiser précisément dans leur environ-nement. Pour créer des estimateurs de position précis, il est nécessaire de disposer de mesures externes au robot, l'exemple le plus populaire étant les mesures GPS. Pour des applications en intérieur, nous ne pouvons raisonnablement pas utiliser des mesures satellitaires, pour des raisons de précision et de réception du signal. Dans ce mémoire, nous nous intéressons à la technologie radio UWB (Ultra Wide Band, c'est-à-dire Ultra-Large Bande), permettant de mesurer des distances entre agents dans un espace rapproché avec une précision de l'ordre de la dizaine de centimètres. Les techniques de localisation TOF utilisent le temps de vol (Time Of Flight) des ondes afin de mesurer les distances, en supposant que leur vitesse, uniforme, est celle de la lumière dans le vide. La mesure de distance est donc obtenue en multipliant le TOF par cette cette dernière. Pour cette raison, il est nécessaire d'obtenir une mesure de TOF avec une haute précision, typiquement de l'ordre de la nanoseconde. Cette contrainte est à respecter pour créer des estimateurs de position précis, afin d'estimer de manière adéquate le phénomène de dérive des horloges des divers agents du réseau. Des techniques, dites de Two Way Ranging (TWR), font une compensation par soustraction de cette dérive, faisant émettre des messages aux agents présents sur les robots, appelés les «tags» et des balises à position fixes connues appelées «ancres». En vertu de cette compen-sation, ces techniques ne nécessitent pas la mise en œuvre d'algorithmes de synchronisation pour les tags. Toutefois, elles ne permettent la localisation que d'un nombre restreint de robots, en raison du fait que les tags émettent de l'information. Motivés par les applications de systèmes multi-robots, nous élaborons dans de ce mémoire un protocole où les tags ne seront que récepteurs afin de pouvoir en localiser un plus grand nombre. Ceci nécessite une synchronisation précise des horloges du réseau d'ancres. Notre principale contribution est d'intégrer simultanément la synchronisation des ancres et l'esti-mation de position des tags dans un protocole basé sur des estimateurs de Kalman. Nous évaluons expérimentalement la performance de notre protocole dans des implémenta-tions de ce dernier qui utilisent des microcontrôleurs, capteurs, robots et logiciels populaires en robotique. Nous abordons aussi des développements dans le rejet de valeurs erratiques sur les mesures pourvues par les agents UWB. Notre protocole est également intégré dans des estimateurs utilisant des techniques de fusion de données de capteurs.  ABSTRACT: Mobile robots require accurate real-time location estimates to operate. These estimates use external measurements, obtained for example from Global Navigation Satellite Systems (GNSS), to correct integration errors from proprioceptive sensors. This master's thesis fo-cuses on short-range Ultra-Wide Band (UWB) radios as a source of external range mea-surements, which can be used to provide centimeter-level positioning accuracy in indoor environments, where GNSS signals are generally unavailable. UWB-aided positioning systems most commonly rely on pseudorange measurements obtained by multiplying the speed of light by the Time-of-Flight (ToF) of messages transmitted be-tween UWB nodes with known positions, called anchors, and UWB nodes to localize, called tags. To achieve the localization accuracy desired for indoor applications, errors in ToF mea-surements need to remain below the nanosecond. The main challenge in achieving this level of accuracy comes from the fact that internal clocks at di˙erent nodes are not synchronized. Simple two-way ranging protocols can provide ToF measurements without synchronizing the nodes, but require the tags to transmit messages to the limited number of anchors and as a result do not support more than a few tags. Hence, motivated by applications requiring the deployment of multi-robot systems, we focus on one-way ranging protocols with the tags operating as passive receivers, which however requires synchronized anchors. The main con-tribution of this thesis is to design a protocol based on Kalman filtering to simultaneously synchronize UWB nodes and obtain ToF measurements between active anchors and passive tags. The modeling and rejection of outliers in these measurements is discussed in details in order to improve the robustness and performance of the proposed algorithm. The pseu-dorange measurements are also fused with other sensor measurements to design UWB-aided integrated navigation systems. Our algorithms are implemented on a custom embedded platform combining a commercial o˙-the-shelf micro-controller and UWB radio with inertial sensors, and interfaced with a standard software framework for robotics. We characterize the localization performance achievable in practice through several indoor experiments with ground robots.


identifier: Li, Z. (2019). Visual Object Tracking Using Deep Similarity Networks  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le suivi d'objets est une des tâches fondamentales de la vision par ordinateur. Étant donné une cible initiale dans la première trame, l'objectif du suivi est de trouver la nouvelle position de la cible dans les trames subséquentes. Les filtres de corrélation est une technique largement utilisée dans les applications de reconnaissance de formes pour mettre en correspondance des objets. Ainsi, de nombreuses méthodes de suivi sont basées sur les filtres de corrélation. Bien que ces méthodes de suivi atteignent un bon compromis entre la précision et la vitesse de suivi, leurs performances sont limitées par l'utilisation de caractéristiques d'apparence définies manuellement. Récemment, les méthodes d'apprentissage profond ont démontré des résultats impressionnants dans diverses tâches de vision par ordinateur. De ce fait, un grand nombre de méthodes de suivi basées sur l'apprentissage profond ont été proposées pour améliorer la robustesse et la capacité à discriminer les objets durant le suivi. Cependant, la représentation des caractéristiques de la cible par un seul réseau neuronal convolutif (RNC) n'est souvent pas assez discriminante. De plus, l'architecture du RNC doit être choisie avec soins pour réduire le temps de calcul lors du suivi. Dans notre travail, nous avons exploré différentes méthodes pour améliorer le pouvoir discriminant d'un RNC pour le suivi d'un objet. Nous avons proposé deux méthodes de suivi, MBST (Multi-Branch Siamese Tracker) et MFST (Multiple Features-Siamese Tracker). Les deux méthodes sont basées sur des RNC avec une architecture siamoise. Cette architecture définit le suivi comme un problème d'apprentissage par similarité.  ABSTRACT: In this thesis, we study visual object tracking using deep similarity networks. Visual object tracking is a fundamental task in computer vision. Many approaches based on correlation filters and deep learning have been proposed to solve this problem. Inspired by deep learning-based methods, we exploit the siamese network model to address object tracking, by formulating tracking as a similarity learning problem. Most deep learning methods only use features extracted from the last convolutional layer of a single model which lead their tracker to be prone to fail when target appearance changes significantly. Different features extracted from different convolutional models encode the target object in different ways. Trackers with diverse feature representations can be adapted more easily to challenging scenarios. Besides, the discriminative power of features from the last convolutional layer is very limited. Since convolutional features from different layers contain different levels of abstraction of the target object, discovering an appropriate scheme to fuse hierarchical features is also beneficial for tracking.


identifier: Aubé, M. (2019). Modèle thermodynamique d'équilibre de phases pour les systèmes H2O-HCI et H2O-HNO3 (jusqu'aux acides fortement concentrés), pour la production de fertilisants  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Dans une perspective de simulation de procédé pour l'industrie des fertilisants, il est nécessaire de pouvoir simuler les réactions chimiques de neutralisation et de précipitation. La précipitation des sels aqueux a été modélisée au préalable par (Chartrand, Pelton, & Robelin, 2002). La partie acide de la neutralisation a été modélisée dans ce travail. Un modèle thermodynamique développé initialement pour les sels fondus – le modèle quasichimique modifié à deux sous-réseaux en approximation des paires (MQM-PA) – a été utilisé par (Chartrand et al., 2002) pour reproduire le comportement des sels fondus aqueux. L'approche utilisée pour la partie précipitation ne permettait pas de tenir compte de l'autodissociation de l'eau (i.e. la teneur en ions H+ et OH- de la solution aqueuse), et donc d'évaluer le potentiel hydrogène de la solution (pH). (Chartrand & Pelton, 2019)  ABSTRACT: From a process simulation perspective for the fertilizer industry, it is necessary to be able to simulate the chemical reactions of neutralization and precipitation, with the objective of salt production. The precipitation of aqueous salts was previously modeled by (Chartrand et al., 2002). The acidic side of the neutralization of aqueous solutions has been modeled in this work. A thermodynamic model initially developed for molten salts – the modified quasichemical model with two sublattices in the pair approximation (MQM-PA) – was used by (Chartrand et al., 2002) to replicate the behaviour of aqueous molten salts. The approach used for the precipitation did not take into account the self-dissociation of water (i.e. the H+ and OH- ion content of the aqueous solution), and so it was not possible to evaluate the hydrogen potential of the solution (pH). (Chartrand & Pelton, 2019)


identifier: Girard, K. (2019). Étude comparative de l'utilisabilité de trois interfaces de formulation de requêtes à une base de données relationnelle  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: L'utilisation de bases de données relationnelles est une activité complexe pour la grande majorité des utilisateurs et cela ne fait pas exception dans une entreprise de technologie financière comme Croesus Finansoft. De nombreux chercheurs et développeurs se sont intéressés à cette activité ces dernières années pour tenter de réduire la complexité et d'améliorer l'utilisabilité des interfaces utilisateurs des systèmes de requêtes à une base de données relationnelle. L'objectif du projet de recherche est de développer une solution d'interface utilisateur permettant aux utilisateurs d'un logiciel de gestion de portefeuilles de créer plus facilement des requêtes à une base de données qu'avec les interfaces actuelles. La recherche a été effectuée en collaboration avec Croesus Lab. qui oeuvre dans le domaine de la technologie financière et offre des produits logiciels aux grandes institutions financières canadiennes. Elle comporte une étude des problèmes rencontrés par les utilisateurs avec les interfaces d'un logiciel de gestion de portefeuille comprenant une interface de critères de recherche simplifiée basée sur une approche par filtres combinée avec une approche de langage semi-naturel sous forme de phrases structurées rigides et une interface de critères de recherche avancée basée sur une approche par filtres dans un formulaire flexible présenté sous forme hiérarchique. La recherche a aussi mené à la conception de maquettes puis d'un prototype d'interface utilisateur basée sur une approche de formulaire flexible de formulation de requêtes par diagramme. Trois cycles de tests d'utilisabilité visant à tester les maquettes et le prototype et à évaluer les résultats en termes de performance et de satisfaction humaine ont été effectués durant le processus de conception. À chaque cycle de tests, la chercheure a observé soigneusement les comportements des utilisateurs. De plus, elle a mené des entrevues semi-dirigées pour recueillir les commentaires et les impressions des utilisateurs. Ces informations ont permis d'améliorer les maquettes. Dix et 12 sujets ont participé respectivement au premier et au second cycle de tests d'utilisabilité portant sur les maquettes. Par la suite, le prototype fonctionnel d'interface a été développé et un troisième cycle de tests d'utilisabilité a été effectué avec celui-ci auprès de six sujets. Pour finir, nous avons mené une étude expérimentale comparative visant à tester trois hypothèses (H) stipulant que la nouvelle interface du prototype donne de meilleurs résultats que les deux interfaces actuelles en termes de temps d'exécution des tâches (H1), de nombre d'erreurs (H2) et de nombre de demandes d'assistance (H3) de la part des utilisateurs. Douze utilisateurs connaissant déjà les deux interfaces actuelles du logiciel de gestion de portefeuilles ont participé aux tests ; chacun devait effectuer trois tâches de création de requêtes avec chacune des trois interfaces. De façon générale, les commentaires recueillis auprès des utilisateurs au sujet du prototype de la nouvelle interface (formulaire flexible de formulation de requêtes par diagramme) sont positifs : l'interface est considérée comme plus intuitive, elle nécessite moins d'opérations pour formuler les différentes conditions des requêtes et l'utilisateur est guidé pour l'ajout d'opérateurs logiques ET/OU. Les résultats montrent aussi que même si les utilisateurs n'ont aucune expérience avec la nouvelle interface contrairement aux deux autres interfaces, la durée de la formulation de requêtes tend à être plus courte avec la nouvelle interface pour toutes les tâches effectuées : toutefois, une seule (sur trois) offre une différence significative en termes statistiques entre la nouvelle interface et l'interface des critères de recherche avancée. L'hypothèse H1 est donc partiellement confirmée, pour une interface sur deux et pour une tâche sur trois). De plus, la nouvelle interface a permis de réduire le nombre d'erreurs de façon significative par rapport à l'interface des critères de recherche avancée pour l'une des trois tâches. L'hypothèse H2 est partiellement confirmée (pour une interface sur deux, et pour une tâche sur trois). Enfin, il n'y a pas de différence significative entre les deux interfaces actuelles et le prototype de formulaire flexible de formulation de requêtes par diagramme quant au nombre de demandes d'assistance à la tâche. L'hypothèse H3 est donc infirmée. Dans la discussion, nous tentons d'expliquer ces résultats et dans la conclusion, nous proposons quelques pistes de recherches pour la suite.  ABSTRACT: Exploration of relational databases is a complex activity for most people and database users of financial technology software like Croesus Finansoft are no exception. Lots of research has been done in the late years to reduce the complexity and improve the usability of interfaces used to create relational database requests. The goal of this research is to develop a user interface solution, allowing portfolio management software users to create relational database requests in an easier way than with the actual interfaces. The research has been done in collaboration with Croesus Lab. which works in financial technology field and offers software products to Canadians financial institutions. It includes a study of the problems encountered by the portfolio management software users offering a simplified search criteria interface based on a filter approach combined with a rigid semi-natural language approach and an advanced search criteria interface based on a filter approach presented in a hierarchical flexible form. The research has led to the conception of a mock-up and an interface prototype based on an approach of a flexible form or query formulation by diagram. Three cycles of usability tests were done to test the mock-ups and the prototype and to evaluate the results in terms of performance and human satisfaction has been done during the conception process. In every meeting between the searcher and a subject, the searcher has taken notes about her observations of the subject's behaviour. At the end of each meeting, an interview was conducted by the searcher to collect feedback from the subjects. The information has been used to improve the mock-ups. Ten and 12 subjects have participated respectively to the first and second usability test cycles on mock-ups. Then, the functional prototype has been developed and a third cycle of usability tests has been done with six subjects. An experimental comparative study has been conducted to validate three hypotheses (H) saying that the new interface prototype gives better results than the two actual interfaces in terms of tasks execution time (H1), the number of errors (H2) and the amount of assistance demands (H3) from users. Twelve users already knowing the two actual interfaces have participated in the tests; each of them had to perform three tasks of requests creation with each of the three interfaces. In general, the collected comments on the new interface prototype (interface based on an approach of a flexible form or query formulation by diagram) are positive : the interface is considered more intuitive, it requires fewer operations to formulate the different request's conditions and the user is guided during the insertion of logical operators AND/OR. The results show that even if the user has no experience with the new interface, the request formulation duration tends to be shorter with the new interface for all the tasks : however, only one task (on three) offers a significant difference in statistic terms between the new interface and the advanced search criteria. The hypothesis H1 is partially confirmed for one interface out of two and one task out of the three. The new interface as significantly reduce the number of errors compared to the advanced search criteria interface for one task out of the three. The hypothesis H2 is partially confirmed (for one interface out of two and for one task out of the three). There is no significant difference between the two actual interfaces and the new interface in terms of the amount of assistance demands. The hypothesis H3 is informed. In the discussion, we try to explain the results and the conclusion. New search fields are proposed for the future.


identifier: Ayati, S. (2019). Online Radar Target Recognition with Decoys  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La classification automatique de plusieurs observations en mouvement, utilisant des radars de surveillance au sol, a fait l'objet de beaucoup d'attention en recherche. Le problème de la classification automatique sans assistance humaine reste un défi pour les systèmes radar modernes. En particulier, la distinction entre les petits drones et les oiseaux est un nouveau défi auquel les systèmes précédents n'avaient pas à faire face. La classification est souvent effectuée hors ligne, à l'aide de techniques d'apprentissage supervisées, mais la reconnaissance de classes invisibles reste difficile. En règle générale, les méthodes de classification en ligne nécessitent un niveau élevé d'informations et prennent beaucoup de temps. Dans ce travail, nous décrivons et analysons un modèle de classification simple pour une formalisation du problème, que nous appelons la reconnaissance de cibles de radar avec leurres. De plus, nous évaluons les performances du modèle proposé à la fois sur des données simulées et sur un jeu de données radar réel. Les résultats des expériences montrent que le modèle proposé offre une meilleure performance que les méthodes actuelles.  ABSTRACT: Automatic classification of multiple moving targets, using ground surveillance radars has received a lot of attention in radar technology research. The problem of automatic classification without human assistance remains a challenge for modern radar systems. In particular, distinguishing between small drones and birds is a novel challenging problem that older systems did not have to face. The classification is often performed offline, using supervised learning techniques, but recognition of unseen classes remains difficult. Typically, online classification methods requires fine grained information and are very time consuming. This study aims to develop a new method for recognizing the observations from unknown classes. In this work, we describe and analyze a new model for a formalization of the problem, which we call online target recognition with decoys. The proposed model is an extension of Bayesian quadratic discriminant analysis for classification with additional abilities to recognize objects from unknown classes, called decoys. We aim to study how effectively the new model can predict the class of the new observations and predict the noise objects as decoys. Furthermore, we evaluate the performance of the proposed model on simulated data and on a real radar dataset, and compare it to quadratic discriminant analysis and support vector machine methods. Experiment results show that the proposed model improve over these baselines.


identifier: Isac, J. (2019). Effet de la représentation de l'état d'un projet sur la prise de décision en contrôle de projet  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La gestion par projets est devenue omniprésente dans les environnements de travail. Qu'il s'agisse de travaux d'ingénierie civile ou d'informatisation des processus d'affaires, il est question de projets. La gestion de projets est partie intégrante du travail de l'ingénieur et divers outils et méthodologies peuvent aider le gestionnaire de projet à prendre une bonne décision. De récentes études ont procédé à l'inventaire de ces outils de gestion de projet et en ont recensé une centaine. Par contre, aucune classification n'existe afin de déterminer si un outil offre un meilleur soutien qu'un autre pour la prise de décision. Le présent projet de recherche se concentre sur les outils visuels d'aide à la décision. L'objectif de ce projet est de caractériser l'impact des outils visuels d'aide à la décision en contrôle de projet sur le processus décisionnel du planificateur de projet. Cette influence peut se manifester sur la qualité de la décision, sur le temps nécessaire au planificateur pour analyser le projet représenté, sur le niveau de confiance en sa décision ou sur la charge mentale induite par l'outil visuel. Parmi les huit outils visuels d'aide à la décision recensés,deux ont été sélectionnés pour fins de comparaison dans le présent projet de recherche. Il s'agit de la courbe en S issue de la méthodologie de la valeur acquise et d'Activity Gazer, une représentation issue de récents travaux de recherche d'une équipe américaine. Pour répondre à cet objectif, deux études sont élaborées dans le but de mesurer l'influence des deux outils visuels d'aide à la décision sélectionnés. La première est une enquête statistique auprès d'étudiants aux cycles supérieurs en gestion de projet d'une faculté de génie québécoise. Cette étude permet de mesurer l'influence possible sur la qualité de la décision, le temps d'analyse et le niveau de confiance du planificateur. Au cours de la seconde étude, l'oculométrie est utilisée afin de mesurer la charge mentale induite. Cette fois, huit étudiants aux cycles supérieurs et neuf professionnels en gestion de projet ont été approchés pour participer à cette étude en laboratoire. Le stimulus expérimental utilisé représente le projet à l'aide de son diagramme de Gantt, d'Activity Gazer et/ou de la courbe en S, de l'indice de performance d'échéancier du projet et de renseignements sur les ressources du projet. Lors de l'élaboration des stimuli expérimentaux, certains problèmes de représentation sont apparus en utilisant Activity Gazer. Pour y remédier, certaines améliorations au cadre conceptuel d'Activity Gazer ont été proposées. L'analyse des résultats des deux études suggère que les deux outils permettent une prise de décision équivalente. Par contre, la courbe en S permet une analyse plus rapide de la part du gestionnaire de projet. Aussi, une influence positive de la courbe en S sur le niveau de confiance observée lors de la première étude n'a pas pu être confirmée lors de la deuxième expérimentation. Finalement, la charge mentale induite par l'état d'un projet où Activity Gazer n'est pas présent semble être plus élevée. Ces résultats suggèrent que la courbe en S est un outil agrégé qui nécessite des améliorations et qu'Activity Gazer est un outil à considérer par le gestionnaire de projet pour l'assister dans son travail quotidien.  ABSTRACT: Project management is now omnipresent in current work environment. They are called projects, whether it's about civil engineering or process computerization. Project management is a constitutive part of the engineering tasks and a multitude of methods and tools could help the project manager making a good decision. Recent studies proceeded to the inventory of these project management tools and counted about a hundred of them. However, no classification exists to determine if a tool offers a better support than another to make a decision. This research project concentrates on visual decision support tools. The project's objective is to characterize the influence of visual decision support tools in project control on the decision process of a project planner. This influence could be on the quality of the decision, on the analysis time, the confidence level of the planner about his decision or the cognitive load induced by the visual tool. Between the eight visual decision support tools counted, two have been selected for comparison purpose in this research project. It is the S-Curve from the earned value methodology and Activity Gazer, tool recently created by an American research team. To meet this objective, two studies are elaborated to measure the influence of the two visual decision support tools selected. The first study is a statistical survey given to graduated students in project management from an engineering faculty of Quebec. This study gives the opportunity to measure the possible influence on the decision's quality, the analysis time and the confidence level of the planner. To measure the induced cognitive load, eye tracking is selected and used for the second study. This time, eight graduated students and nine project management professionals took part in the in-lab study. Experimental stimulus used to represent the state of the projects integrates the Gantt chart, Activity Gazer and/or the S-Curve, the schedule performance index of the project and information about the resources used. During the conception of the stimuli, some problems occurred using Activity Gazer. To fix these, some ameliorations to the conceptual framework of Activity Gazer are proposed. Results suggest that the two tools enable the project planner to make an equivalent decision. However, the S-Curve allows taking a quicker decision. Also, a positive influence of the SCurve on the confidence level has been observed in the first study. This influence hasn't been confirmed in the second experiment. Finally, the induced cognitive load of a project where Activity Gazer is not present seems to be higher. Those results suggest that the S-Curve is an aggregated tool which needs ameliorations and that Activity Gazer is a tool to consider by the project planner to assist himself in his daily work.


identifier: Brussieux, Y. (2019). Facteurs de réponse de puits géothermiques pour courts pas de temps  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Bien que gagnant en popularité, les systèmes de pompe à chaleur géothermiques sont encore limités par un fort coût initial et un retour sur investissement relativement long. Ces frais pourraient être diminués en améliorant les méthodes de conception de puits pour que le système ne soit pas surdimensionné. La prise en compte du régime transitoire à l'intérieur du puits fait partie de ce perfectionnement, puisqu'il est d'ores et déjà montré que les effets capacitifs permettent de diminuer la longueur de puits requise. Ce travail vise donc à fournir des facteurs de réponse universels et précalculés pour faciliter l'intégration du comportement transitoire des puits dans la simulation et le design des systèmes. Un nouveau modèle unidimensionnel est donc créé dans un premier temps pour décrire l'évolution thermique du puits pour les courts pas de temps. Ce modèle hybride résout simultanément le transfert thermique interne au puits via une méthode numérique et celui du sol via la solution analytique de la source cylindrique infinie. Ce modèle permet de confirmer l'importance de la considération de toutes les capacités du puits, dont celle du fluide dans la simulation à court terme. Ce modèle est ensuite utilisé pour générer de nouveaux facteurs de réponse à court pas de temps. Ces facteurs, inspirés des g-function d'Eskilson (1987), se basent sur la température du fluide plutôt que celle de la paroi, mais sont conçus pour converger vers les g-functions à long terme. De nouveaux paramètres adimensionnels sont définis pour assurer l'universalité de ces facteurs de réponse. L'équation de dimensionnement d'ASHRAE basée sur les g-function confirme sa validité avec les facteurs de réponses revisités. Ils sont alors utilisés pour démontrer l'influence des effets capacitifs sur le design en soulignant qu'une longueur plus courte est obtenue en comparant avec la méthode originale. Finalement, ce nouvel outil simple de calcul du comportement thermique en régime transitoire est rendu accessible par l'intermédiaire de graphiques universels de nouveaux facteurs de réponse ainsi que par une base de données de facteurs couvrant un large éventail de propriétés de puits géothermiques.  ABSTRACT: Ground source heat pump systems are gaining popularity. However, their use is still limited by a high initial cost and a long return on investment. Those expenses could be reduced with an improvement in the design methods to avoid oversized systems. Consideration of the dynamic process occurring inside the borehole is part of this enhancement, because it has already been proven that capacity effects decrease the required borehole length. This work aims to create universal and precalculated response factors to ease the integration of transient borehole behavior in system simulation and design. First, a new unidimensional model is developed to describe the thermal evolution of boreholes during short time steps. This hybrid model solves simultaneously the heat transfer inside the borehole with a numerical method and the heat transfer in the ground with the infinite cylindrical source solution. This model confirms the importance of considering all thermal capacities in the borehole, including the fluid, in the short time simulations. Second, this model is used to generate new short time response factors. These factors, inspired by Eskilson's (1987) g-functions, are based on the mean fluid temperature instead of the borehole wall temperature. However, they are built to merge with the original g-function in the long-time domain. New non-dimensional parameters are defined to characterize the short time response factors. The ASHRAE design equation based on g-function is still valid with the new response factors. Consequently, they are used to demonstrate the influence of capacity effects on the required borehole length. It is shown that the calculated borehole length is shorter than with the classic method. Lastly, this simple tool for the calculation of transient thermal behavior is used to generate easy-to-use graphs and a database of short-time response factors covering a large range of ground heat exchangers system properties.


identifier: Salerno, I. (2019). Adaptable Thermal Storage Façade Design to Optimize Energy Use  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les changements récents liés à la conception et au fonctionnement du système électrique ont créé la nécessité d'avoir une demande énergétique plus flexible. L'objectif de ce mémoire est de proposer des méthodes pour minimiser le coût de la consommation énergétique de l'utilisateur dans une ville intelligente. La démarche mise en oeuvre utilise le flux thermique dans une unité résidentielle / commerciale / institutionnelle faisant partie d'un grand bâtiment. Ce flux est composé de l'énergie que l'unité doit acheter au réseau électrique et de l'énergie dépendant des caractéristiques du bâtiment et des activités à l'intérieur : l'orientation de la façade, l'emplacement du bâtiment, le type de construction, la latitude de la ville et les conditions météorologiques. Ce mémoire vise à intégrer tous ces facteurs pour améliorer l'efficacité énergétique des bâtiments et, de cette façon, de toute une ville ou district. Plus précisément, cette recherche se concentre sur la première couche d'une système multi-couches, soit : l'unité. Tous les modèles proposés dans la présente étude peuvent gérer différents types d'unités, i.e., une habitation, un bureau, une classe, etc. . . Nous présentons trois modèles qui minimisent le coût final et la consommation d'électricité d'une unité ; pour faire cela, nous n'utilisons pas des dispositifs additionnels, tels les batteries, mais nous nous appuyons sur la structure même du bâtiment. Tout d'abord, nous montrons comment caractériser chaque orientation des unités, grâce au calcul des gains d'énergie solaire. Ensuite, nous présentons le modèle standard qui considère le chauffage, le refroidissement et l'éclairage d'une unité. Enfin, nous modélisons une technologie de façade avec une double peau en vue d'améliorer le phénomène naturel du stockage thermique d'une unité. Nous appelons ce second modèle ‘'Passive house model”. Par la suite, nous présentons une amélioration du système pour contrôler les gains solaires : la technologie de façade dynamique. Ce dernier modèle permet de réduire les pics de consommation d'électricité, et présente des avantages pour le fournisseur d'énergie. Nous validons les modèles en comparant le système SM avec SIMEB energy software. Pour cette raison, nous adaptons le modèle SM: il agira seulement pour reproduire le profil de consommation d'énergie d'une unité (pas d'optimisation). Nous validions une unité avec caractéristiques similaires pour chaque orientation, pendant l'hiver et l'été. Ensuite, nous comparons les profiles de consommation obtenues avec le modèle SM et SIMEB. Nous utilisons cette calibration aussi pour fixer les paramètres des modèles.  ABSTRACT: The recent changes in the design and operation of power systems have created the need for a more flexible energy demand. Because of that, the goal of this work is to propose an optimization framework to minimize the user cost in a smart building. This approach profits from the thermal flux inside of a residential/commercial/institutional unit which belongs to a large building. This flux is composed by energy that has to be bought from the electric grid and by the energy amount that depends on the building's features and activities inside: façades' orientation, building's location, construction technology, city's latitude and weather condition. This study aims to manage all these factors to improve the energy efficiency of the building and, in this way, of an entire district or city. More precisely, we focus on the first layer of the Multilayer System: the unit. All the models proposed in this paper can manage different types of units, such as household, office room, classroom etc.. and having multiple layout structures (row houses, duplex houses etc...). We present three models that minimize the final energy cost and consumption of the unit; to do that, we will not use additional tools as home batteries, but we benefit from the building's structure itself. First of all, we show how we characterize each façade orientation by calculating its specific solar gains values. After that, we present the standard model that accounts for the heating, cooling and lighting behaviour of the unit. Next, we integrate a double skin façade, with the aim of improving the natural heat storage behaviour of the unit and we propose the “passive house model". Subsequently, a further improvement of the system is introduced into the study case, with the aim of controlling solar gains: the dynamic façade technology. This final version of the technology allows to reduce the electricity demand peak, reporting benefits for the customer and the grid operator. We validate the models by comparing the SM system to SIMEB energy software. To do that, we adjust the SM model to make it act as load calculator (without optimization). We run a similar unit per each orientation, during winter and summer scenarios and we compare the energy consumption obtained by the SM model to SIMEB. This validation is used also to calibrate the input parameters of the three models. We present computational results for our final model that show the importance of the unit's orientation, the advantages of the passive house technology, the cost variation according to the temperature inside the living zone and the benefit of having a dynamic façade.


identifier: Leblanc-Hotte, A. (2019). On-Chip Fabry-Pérot Microcavity for Refractive Index Cytometry and Deformability Characterization of Single Cells  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Une identification correcte et précise du phénotype et des fonctions cellulaires est fondamentale pour le diagnostic de plusieurs pathologies ainsi qu'à la compréhension de phénomènes biologiques tels que la croissance, les réponses immunitaires et l'évolution de maladies. Conséquemment, le développement de technologies de pointe offrant une mesure multiparamétrique à haut débit est capital. À cet égard, la cytométrie en flux est l'étalon de référence due à sa grande spécificité, sa grande sensibilité et ses débits élevés. Ces performances sont atteintes grâce à l'évaluation précise du taux d'émission de fluorophores, conjugués à des anticorps, ciblant certains traits cellulaires spécifiques. Néanmoins, sans ce précieux étiquetage, les propriétés physiques caractérisées par la cytométrie sont limitées à la taille et la granularité des cellules. Bien que la cytométrie en flux soit fondamentalement un détecteur optique, elle ne tire pas avantage de l'indice de réfraction, un paramètre reflétant la composition interne de la cellule. Dans la littérature, l'indice de réfraction cellulaire a été utilisé comme paramètre phénotypique discriminant pour la détection de nombreux cancers, d'infections, de la malaria ou encore de l'anémie. Également, les structures fluidiques de la cytométrie sont conçues afin d'empêcher une déformation cellulaire de se produire. Cependant, les preuves que la déformabilité est un indicateur de plusieurs pathologies et d'état de santé cellulaire sont manifestes. Pour ces raisons, l'étude de l'indice de réfraction et de la déformabilité cellulaire en tant que paramètres discriminants est une avenue prometteuse pour l'identification de phénotypes cellulaires. En conséquence, de nombreux biodétecteurs qui exploitent l'une ou l'autre de ces propriétés cellulaires ont émergé au cours des dernières années. D'une part, les dispositifs microfluidiques sont des candidats idéaux pour la caractérisation mécanique de cellules individuelles. En effet, la taille des structures microfluidiques permet un contrôle rigoureux de l'écoulement ainsi que de ses attributs. D'autre part, les dispositifs microphotoniques excellent dans la détection de faibles variations d'indice de réfraction, ce qui est critique pour un phénotypage cellulaire correcte. Par conséquent, l'intégration de composants microfluidiques et microphotoniques à l'intérieur d'un dispositif unique permet d'exploiter ces propriétés cellulaires d'intérêt. Néanmoins, les dispositifs capables d'atteindre une faible limite de détection de l'indice de réfraction tels que les détecteurs à champ évanescent souffrent de faibles profondeurs de pénétration. Ces dispositifs sont donc plus adéquats pour la détection de fluides ou de molécules. De manière opposée, les détecteurs interférométriques tels que les Fabry- Pérots sont sensibles aux éléments présents à l'intérieur de leurs cavités, lesquelles peuvent mesurer jusqu'à plusieurs dizaines de micromètres.  ABSTRACT: Accurate identification of cellular phenotype and function is fundamental to the diagnostic of many pathologies as well as to the comprehension of biological phenomena such as growth, immune responses and diseases development. Consequently, development of state-of-theart technologies offering high-throughput and multiparametric single cell measurement is crucial. Therein, flow cytometry has become the gold standard due to its high specificity and sensitivity while reaching a high-throughput. Its marked performance is a result of its ability to precisely evaluate expression levels of antibody-fluorophore complexes targeting specific cellular features. However, without this precious fluorescence labelling, characterized physical properties are limited to the size and granularity. Despite flow cytometry fundamentally being an optical sensor, it does not take full advantage of the refractive index (RI), a valuable labelfree measurand which reflects the internal composition of a cell. Notably, the cellular RI has proven to be a discriminant phenotypic parameter for various cancer, infections, malaria and anemia. Moreover, flow cytometry is designed to prevent cellular deformation but there is growing evidence that deformability is an indicator of many pathologies, cell health and state. Therefore, cellular RI and deformability are promising avenues to discriminate and identify cellular phenotypes. Novel biosensors exploiting these cellular properties have emerged in the last few years. On one hand, microfluidic devices are ideal candidates to characterize single cells mechanical properties at large rates due to their small structures and controllable flow characteristics. On the other hand, microphotonic devices can detect very small RI variations, critical for an accurate cellular phenotyping. Hence, the integration of microfluidic and microphotonic components on a single device can harness these promising cellular physical properties. However, devices achieving very small RI limit of detection (LOD) such as evanescent field sensors suffer from very short penetration depths and thus are better suited for fluid or single molecule detection. In opposition, interference sensors such as Fabry-Pérots are sensitive to the medium inside their cavity, which can be several tens of micrometers in length, and thus are ideally suited for whole-cell measurement. Still, most of these volume sensors suffer from large LOD or require out-of-plane setups not appropriate for an integrated solution. Such a complex integration of high-throughput, sensitivity and large penetration depth on-chip is an ongoing challenge. Besides, simultaneous characterization of whole-cell RI and deformability has never been reported in the literature.


identifier: Boulos, P. (2019). Formulation faible des équations de Navier-Stokes non inertielle en rotation pure en éléments finis spectraux  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le présent mémoire est en deux parties. Premièrement, des éléments spectraux simplexes sont présentés pour permettre facilement l'adaptation de maillage dans le contexte de la méthode des éléments finis spectraux. Ceci est approprié, car l'implémentation de maillage adaptatif est plus aisée dans un contexte de maillage non structuré. Dans la littérature, les éléments simplexes sont de loin les plus communs dans les maillages non structurés. Dans un second temps, il est désirable de simuler des systèmes d'interactions fluides-structures en rotation en remaillant les structures avec des maillages qui capturent précisément la solution au pas de temps suivant. Un maillage qui capture mal la solution conduit à une solution plus difficile à obtenir. Un tel maillage est obtenu soit par un algorithme ou une heuristique basée sur une estimation de l'erreur de la solution sans quoi une connaissance préalable de la réponse au problème est nécessaire. Pour améliorer la précision une formulation faible non inertielle des équations de Navier-Stokes couplée avec une ou plusieurs équations qui traduisent les forces sur la structure est proposée. La littérature est aussi révisée pour trouver une formulation faible appropriée. Elle est ensuite implémentée dans un code existant. De nouvelles conditions limites compatibles avec un tel système sont proposées. Les résultats sont obtenus pour une ellipse de ratio deux pour un dans un écoulement à un nombre de Reynolds de 1000 et comparés à des résultats déjà publiés (Weymouth, 2014). Nous avons testé cette formulation faible dans le cadre d'un code d'éléments finis spectraux. Ces tests reproduisent bien les portraits de phases obtenus par Weymouth. Le code résultant est éventuellement utile pour étudier des systèmes hydrodynamiques et aérobalistiques. Des exemples sont des poutres dans une rivière, des ailes d'avions ou un projectile.  ABSTRACT: This thesis is in two parts. Firstly, spectral elements on presented on a reference simplex. Simplex are chosen as they are the go-to elements for adaptive meshing. They are easier to work with since they are simpler in the context of non structured meshes. Secondly, it is desirable to simulate fluid-structure interactions in pure rotation while remeshing the geometry to obtain a solution that allows to capture the solution for the next time step as precisely as possible. The wrong choice of mesh can lead to a solution that is difficult to obtain. A good mesh can be generated by an adaptive meshing algorithm or heuristic based on the error of the solution without which a knowledge of the problem or the theoretical solution is necessary. To improve the precision and calculation time, two strategies are proposed: adaptive remeshing and a non inertial weak formulation of the Navier-Stokes equations coupled with equations that translate efforts applied to the structure. In the context of adaptive meshing, an unstructured mesh of elements is appropriate. Thus spectral simplex elements are presented as they are easy to adapt. A weak formulation is also explicited and implemented in a spectral element method code. New boundary value conditions are proposed to work in such a system. Results of simulations are obtained for an ellipse of ration 2 : 1 in a flow at Reynolds number 1000. These are compared to previously published results (Weymouth, 2014). Those tests reproduce fairly well the phase portraits obtained by Weymouth. The resulting code is eventually applicable to hydrodynamic and aeroballistic systems. Examples of such systems would be beam-like structures in a river, an aeroplane wing, a fuselage or projectiles.


identifier: Gendreau, Y. (2019). Modélisation et simulation de composite à renfort fabriqué par broderie  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La broderie technique est une méthode de fabrication récente permettant de concevoir des préformes à géométries complexes et aux propriétés orientées. Cependant, puisque cette technologie utilise la couture comme méthode de fixation des fibres, une distorsion est induite dans leur parcours. Les propriétés mécaniques du composite conçu à l'aide de telles préformes se retrouvent donc influencées par différents paramètres de fabrication liés à la couture tels que le diamètre du fil de couture et le pas et l'espacement de la couture. Quelques travaux ont été faits sur la simulation de pièces fabriquées par borderie technique. Des approches de simulation par éléments finis avec pénalisation et de compensation de la courbure ont été utilisées afin d'obtenir les propriétés mécaniques équivalentes [1-3]. Cependant, les méthodes proposées dans ces travaux requièrent un grand nombre de caractérisations ou négligent plusieurs effets comme l'ondulation du renfort dans le plan ou le fil de couture. L'objectif principal de ce mémoire était de développer un outil de simulation permettant d'obtenir les propriétés élastiques effectives de matériaux composites fabriqués par broderie technique. Dans un premier temps, les différentes propriétés nécessaires à la modélisation du matériau ont été déterminées. Ensuite, une caractérisation des propriétés ciblées a été effectuée sur différents échantillons à l'aide de microscopies et de microtomographies. Une variation du taux volumique de renfort dans l'épaisseur des échantillons avec une diminution de 10% dans la première couche de renfort comparativement au taux volumique global a été observée. Une déviation de la fibre de renfort causée par l'insertion du fil de couture de l'ordre de 6° dans le plan et 3° hors plan a été mesurée. Dans un deuxième temps, un modèle d'homogénéisation en champs moyen a été implémenté dans MATLAB afin de simuler différentes configurations de préformes. Le modèle développé utilise une stratégie d'homogénéisation multi-étapes. Une compensation de l'orientation pour les fibres de renfort ainsi que le fil de couture a été implémenté via décomposition du volume élémentaire représentatif (VER) et une rotation des propriétés selon une courbe guide.  ABSTRACT: Tailored Fiber Placement (TFP) is a recent fabrication technique for producing preforms with complex geometries and oriented properties. However, since this technology uses sewing as a method of fixing fibers, a distortion is induced in the fiber path. The mechanical properties of the composite designed using such preforms are therefore influenced by different manufacturing parameters related to sewing such as the thread diameter and the pitch and spacing of the stitch. Some work has been done on the simulation of parts manufactured by TFP. Approaches based on penalization and compensation of the curvature were used in order to obtain the properties. However, these curvature compensation models only took into account the orientation in a single plane and no model incorporated the sewing thread. The main objective of this thesis is to develop a simulation tool to obtain the elastic properties of composite materials manufactured by technical embroidery. At first, the different properties necessary for the simulation of the material are determined. Then, a characterization of the targeted properties is carried out on different samples using microscopies and micro-tomography. A variation of the reinforcement through-the-thickness volume ratio of the samples with a decrease of 10% in the first reinforcement layer compared to the overall volume ratio was observed. A deviation of the reinforcing fiber caused by the insertion of the sewing thread in the order of 6 ° in the plane and 3 ° out-of-plane was measured. In a second step, a mean-field homogenization model is implemented in MATLAB to simulate different preform configurations. The model developed uses a multi-step homogenization strategy. Orientation compensation for the reinforcing fibers as well as the sewing thread is implemented via decomposition of the representative elementary volume (VER) and rotation of the properties along a guide curve. Finally, the results obtained by the mean-field model are compared to modulus tensile tests to verify their validity. Six configurations are compared to simulations obtained using the model and showed a good prediction within an 8.5% error. A second validation was performed with a simplified finite element model with an embedded elements method. The results obtained seem to be consistent and demonstrate a good prediction of the model. However, limitations have not allowed to ensure a validation on all the terms of the tensor.


identifier: Karimi, E. (2019). Evaluation of Demand Forecast Models for Urban Carsharing  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Au cours des dernières décennies, les services de mobilité partagée ont été créés en tant que nouvelles alternatives de transport urbain. Le système d'autopartage est l'un de ces services récents impliquant une flotte de véhicules dispersés dans une ville. Cela a permis de contrecarrer certains problèmes, tels que le stationnement limité dans les zones denses de la ville, la pollution, l'augmentation de la possession automobile, etc. Communauto est l'un des plus anciens services d'auto-partage en Amérique du Nord, établi depuis 1994 au Canada. Le but de ce mémoire est d'appliquer les méthodes d'apprentissage automatique les plus courantes afin de prévoir les heures et les kilomètres consommés selon les réponses souhaitées sur le système opérateur de Communauto avec deux services urbains à Montréal : régulier et en libre-service. La combinaison de différents modèles statistiques et de réseaux de neurones artificiels a été évaluée par le biais d'un ensemble d'expériences afin de prévoir la demande à partir de données historiques. Les modèles appliqués mettent l'accent sur la mise en œuvre de régressions multiples, d'arbres de régression, de forêts aléatoires, de gradient boosting, et des réseaux neuronaux récurrents basés sur long short-term memory et les gated recurrent unit. Les modèles ont été appliqués aux données de Communauto Montréal. Par la suite des données supplémentaires, telles que les informations sur les journées de vacances et les conditions météorologiques, ont été associées aux données de Communauto Montréal afin de déterminer si les performances des modèles de prévision sont améliorées. Il est à noter que les données relatives au service régulier et aux heures consommées, en tant que réponse, ont été prises en compte pour le processus de prévision. Les modèles ont été évalués par l'erreur quadratique moyenne sous forme d'indice de mesure de distance entre les valeurs réelles et les valeurs prédites sur la base des ensembles de test. Les ensembles de tests ont été examinés séparément dans les délais suivants : 2012, 2013, 2014 et 2015 à 2016. La moyenne des résultats a ensuite été considérée comme l'erreur finale de chaque modèle. Les résultats montrent que les modèles statistiques tels que l'intensification du gradient en service régulier par rapport au nombre d'heures consommées (avec un taux d'erreur = 1437,48) étaient supérieurs aux modèles de réseaux neuronaux artificiels (taux d'erreur de LSTM = 2159,05, taux d'erreur de GRU = 2215,14). De plus, des facteurs supplémentaires ont amélioré la capacité des modèles de prévision, le taux d'erreur de renforcement du gradient ayant été considérablement réduit à 1211,96. De plus, les résultats des modèles de prévision en service flottant en ce qui concerne le nombre d'heures consommées et le kilométrage montrent que la régression multiple surpasse les modèles de réseau neuronal artificiel. En outre, les facteurs supplémentaires ont considérablement amélioré les performances des modèles appliqués.  ABSTRACT: In the last few decades, shared mobility services have been made as new urban transport alternatives. Carsharing system is one of these recent services that involves a fleet of scattered vehicles in a city. This helped to counteract some problems, such as limited parking within city in dense areas, pollution, increase in car ownership, etc. Communauto is one of the oldest carsharing services in North America which has been established since 1994 in Canada. The focus of this thesis is to apply the most common machine learning methods in order to forecast consumed hours and kilometers driven or mileage as desired responses at Communauto operator system with two urban services in Montreal: regular and free-floating. Combination of different statistical and artificial neural network models were evaluated through a set of experiments in order to forecast demand from historical data. The applied models include multiple regression, regression tree, random forests, gradient boosting, long short-term memory and gated recurrent unit based recurrent neural networks. The models were applied to the Montreal Communauto data. Thereafter, additional factors such as holiday information and weather condition were engaged to the Communauto data to explore whether the performance of forecasting models was enhanced. It is noteworthy that the data related to regular service and consumed hours, as response, were considered for the forecasting process. The models were evaluated by root mean squared error as an index of distance measurement between real and predicted values based on test sets. The test sets were considered separately in the following time frames: 2012, 2013, 2014, and from 2015 to 2016. The average of results was then considered as the final error of each model. The results show that statistical models such as gradient boosting in regular service with respect to consumed hours (with error rate= 1437.48) outperformed artificial neural network models (error rate of LSTM = 2159.05, error rate of GRUs = 2215.14). Moreover, additional factors improved the ability of the forecasting models, as the error rate of gradient boosting was significantly reduced to 1211.96. Furthermore, the results of forecasting models in free-floating service with respect to consumed hours and mileage show that multiple regression outperformed artificial neural network models. Besides, the additional factors significantly improved performance of the applied models.


identifier: Lalande, V. (2019). Conception et évaluation d'un prototype de modulation cyclique de la croissance des vertèbres pour le traitement de la scoliose idiopathique pédiatrique  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La scoliose idiopathique pédiatrique affecte 2 à 3% de la population. Pour les patients présentant une courbure sévère (angle de Cobb > 45°), un traitement chirurgical est préconisé. La procédure consiste à redresser le rachis grâce à des tiges rigides puis à fusionner les vertèbres instrumentées afin de maintenir la correction. Cette fusion entraîne notamment une perte de mobilité du segment instrumenté et n'est pas idéale pour les patients en croissance. Des techniques chirurgicales ne nécessitant pas de fusion osseuse et fonctionnant par modulation de la croissance sont proposées pour les patients dont il reste un potentiel de croissance. Ces techniques se basent sur le principe de Hueter-Volkmann : une augmentation de la compression sur les plaques de croissance entraîne une réduction de la croissance et, inversement, une réduction de la compression stimule la croissance. La compression antérieure par câble est une de ces techniques chirurgicales de modulation de croissance qui consiste à comprimer le rachis unilatéralement. Une correction immédiate est générée lors de la chirurgie, et la croissance restante du rachis permet la poursuite de la correction progressivement au fil du temps. Des études expérimentales ont comparé l'impact sur le rachis d'une compression statique, telle que celle générée par le câble, par rapport à une compression cyclique. Il a alors été démontré qu'une compression cyclique avait une capacité à moduler la croissance similaire à celle d'une compression statique, mais avec une meilleure préservation des disques intervertébraux et des plaques de croissance. Dans cette thèse, il a été proposé de développer un système de compression cyclique du rachis par câble, d'en évaluer la faisabilité puis de quantifier les effets biomécaniques sur un modèle animal porcin, notamment en caractérisant expérimentalement la pression induite sur les plaques de croissance pour différentes tensions. Le prototype est composé d'un câble Bowden (gaine rigide axialement dans laquelle coulisse un câble) et d'une boite de contrôle contenant les composants mécatroniques pour la compression cyclique du rachis. La première extrémité du câble est fixée sur la vertèbre proximale grâce à une vis et peut glisser dans les têtes de vis sous-jacentes. Sa seconde extrémité est fixée à un moteur par l'entremise d'une poulie enroulant ou déroulant le câble.  ABSTRACT: Pediatric idiopathic scoliosis affects 2 to 3% of the population. Surgical treatment is recommended for patients with a severe curvature (Cobb angle > 45°). The procedure involves straightening the spine with rigid rods followed by a fusion of the instrumented vertebrae to maintain the correction. As a result, mobility of the instrumented segment is lost. This surgery is also not ideal for growing patients. Fusionless surgical techniques based on growth modulation are proposed for patients with a growth potential. These techniques are based on the Hueter-Volkmann principle: an increased compression of a growth plate leads to a growth rate reduction, and vice versa. Among these growth modulating surgical techniques, anterior vertebral body tethering (AVBT) consists in compressing the spine unilaterally. After an immediate post-op correction, the remaining growth of the spine carries on the correction progressively over time. Experimental studies have compared the impact of static compression on the spine, such as the one exerted by AVBT, compared to cyclic compression. It was shown that cyclic compression modulated growth similarly to static compression, but with an improved preservation of intervertebral discs and growth plates. In this thesis, it was first proposed to develop a prototype allowing cyclic compression of the spine with a tether. Secondly, both the feasibility and the biomechanical effects of the prototype on a porcine animal model were evaluated by experimentally characterizing the pressure induced on the growth plates for different tensions. The prototype consists of a Bowden cable assembly (axially rigid sheath in which a tether slides) and a control box containing the mechatronic components for the cyclic compression of the spine. The first end of the tether is attached to the proximal vertebra with a screw and can slide into the underlying screw heads. Its second end is attached to a motor through a pulley winding or unwinding the tether. The sheath is fixed between the distal vertebra and the control box. When the motor pulls on the tether, a tether tension is generated; with the sheath acting as a fulcrum, the entire instrumented segment is then compressed. The motor rotates alternately to cyclically compress the spine.


identifier: Simard, V. (2019). Intégration de structures absorbantes acoustiques innovantes au sein d'une turbosoufflante  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Les restrictions d'émissions sonores imposées par l'Organisation de l'aviation civile internationale poussent les entreprises du domaine aéronautique à perpétuellement tenter d'optimiser la performance des traitements acoustiques. Le prochain défi à relever pour le motoriste sera de s'adapter à l'architecture des moteurs d'avion à taux de dilution ultra élevé, car ceux-ci imposent des limitations d'espace qui empêcheront le traitement efficace de ces moteurs. La limitation de performances résultante pousse aujourd'hui la recherche de nouveaux traitements visant l'amélioration des technologies présentement utilisées. Une des avenues d'exploration est d'utiliser des matériaux poreux plutôt que les panneaux de résonateurs utilisés actuellement. Cependant, jusqu'à aujourd'hui, les mousses utilisées pour leur absorption acoustique ne sont pas compatibles avec cette utilisation. L'objectif de ce mémoire est de développer un procédé de fabrication de matériaux poreux pouvant être encapsulés dans une structure rigide destinée à être positionnée en proximité d'une soufflante de moteur. Ce travail a pour but de produire un matériau poreux répondant aux besoins spécifiques de l'environnement moteur. De plus, l'encapsulation du poreux est effectuée afin de fournir une structure assez rigide pour remplacer les structures déjà installées en proximité de la soufflante. La méthode de fabrication développée consiste à répliquer un matériau poreux existant, en utilisant une résine thermoplastique de grade aéronautique. Le précurseur choisi devrait avoir une forte absorption et être produit par une méthode de fabrication maitrisée telle que le moussage du polyuréthane ou encore l'impression 3D. Un moule sacrificiel de ce matériau poreux est réalisé, permettant de produire une réplique dont les propriétés physiques et mécaniques satisfont à un cahier des charges. Cette méthode dite de Réplication par MicroMoulage est aujourd'hui capable de produire un moule des précurseurs qui peut être rempli d'un polymère voulu. La présence de microporosité dans le moule cause cependant la reproduction du précurseur et des microporosités. Les progrès effectués sur cette méthode ont tout de même permis de produire une déclaration d'invention. De plus, il est aussi démontré que la méthode de réplication proposée peut être modifiée afin d'utiliser les porosités secondaires de l'agent moulant pour produire un matériau poreux autour d'une structure ordonnée ayant un fort potentiel mécanique. Il est ainsi démontré que la suite du développement de la méthode de fabrication peut aller dans la direction originale pour la réplication de matériaux poreux ou, elle peut être adaptée afin de se concentrer sur la production de matériaux hybride mécanique et acoustique par l'exploitation des microporosités.  ABSTRACT: The noise emission restriction imposed by the International civil aviation organisation is pushing aeronautics companies to continuously try to increase and optimise the performance of modern acoustic treatments. The next challenge facing engines manufacturer will be to adapt to the space restriction brought on by the ultra high bypass ratio architecture. The resulting loss in acoustic liner performance now motivates the search for new treatment solution aiming at surpassing the currently available technology. One such venture concerns the use of porous materials instead of the resonator structure that is presently in use. Until today, such high-performance acoustic material has not been compatible with the aircraft engine environment. The aim of this thesis is to develop a manufacturing process for porous materials that can be encapsulated into a rigid frame resulting in a rigid structure that could be position near an aircraft engine fan. The work done in this thesis aims at producing aeronautic compliant porous materials. Furthermore, the encapsulation of the porous material is done in order to generate a mechanicly viable structure that could replace the structural panels currently in the vicinity of the fan component. The proposed manufacturing methods consist of replicating a given porous material using aeronautical grade thermosetting resins. The chosen precursor has a strong acoustic potential and is produced using known and mastered manufacturing methods such as polyurethane gaz expansion foaming and 3D printing. A sacrificial mold of the porous material is made which can then be filled in order to produce a replica having satisfying acoustical and mechanical properties. This method called Replication by MicroMolding is currently capable of producing a mold of the precursor that can be filled with a chosen polymer. A microporosity in the mold is also molded this way resulting in the replication of the precursor and the mold microporosities which is not what the method aims to do. The progress done on this process has nevertheless made it possible to apply for a declaration of invention. It has also been possible to demonstrate that although unwanted the mold microporosity can be used to produce a porous material around a mechanically viable ordered structure. The proposed method can therefore be developed in either the original direction which aims at replication or it can be developed it a new direction aimed at exploiting the mold microporosity in order to develop mechanical and acoustic hybrid. A Polyester, Bastotect and Solimid foam have been identified to be used as precursor for the replication method. Since the method could not produce exact replicas at this stage, it was decided to introduce the original foam material in a honeycomb sandwich structure having a perforated facing.


identifier: Li, Z. (2019). Conception d'un système d'annulation d'interférence pour fin de cohabitation entre deux systèmes satellitaires Iridium et Inmarsat  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Inmarsat et Iridium sont deux systèmes de communication par satellite utilisés dans les avions. Étant donné que les fréquences de fonctionnement de ces deux systèmes sont proches et que la puissance d'émission du signal Inmarsat est forte et dans une bande proche de la bande de réception d'Iridium, le premier interfère la réception du second. L'objectif de cette recherche est de développer une solution RF pour atténuer ces interférences en n'apportant que des modifications mineures sur les équipements d'antennes existants. La solution proposée est un circuit d'annulation RF qui réduit adaptativement les interférences. Au début du projet, nous pensions que l'intermodulation des signaux de transmission Inmarsat, qui tombe dans la bande de réception du signal Iridium était la principale cause du problème d'interférence. Toutefois, il a plus tard été réalisé que le signal Inmarsat lui-même était la principale source d'interférences. En conséquence, certaines modifications ont été apportées à la première solution envisagée afin d'atténuer le signal Inmarsat reçu par l'antenne de réception Iridium. Le circuit d'annulation est composé de deux parties: la partie d'annulation et la partie de contrôle. La première partie génère un signal d'annulation à partir du signal d'interférence Inmarsat en utilisant un modulateur vectoriel, puis combine ce signal à la réception du signal Iridium afin d'atténuer les interférences. La deuxième partie capture un signal à la réception Iridium pour former une boucle de rétroaction et puis un algorithme d'optimisation est utilisé pour contrôler adaptativement le modulateur vectoriel de la première partie. L'algorithme de descente de gradient et l'algorithme de recherche de patrons (‘pattern search algorithm' en anglais) sont utilisés dans ce projet.  Selon les résultats expérimentaux obtenus par un circuit d'essai en laboratoire, il a été possible de réduire le niveau d'interférence d'environ 37 dB.  ABSTRACT: Inmarsat and Iridium are two satellite communication systems used on aircraft. Since the operation frequencies of these two systems are very close to each other and the transmit power of Inmarsat signal is strong and in a band that is close to the receive band of Iridium, the former interferes with the reception of the latter. The objective of this research is to develop an RF solution to mitigate these interferences while making only minor modification on existing antenna equipment. The proposed solution is an RF cancellation circuit which reduces the interference adaptively.  In the beginning, we thought that the intermodulation of Inmarsat transmission signals, which falls into the reception band of the Iridium signal, was the main cause of the interference problem. However, it was later realized that the Inmarsat signal itself is the dominant source of interferences. In consequence, some modifications were done in the proposed circuit in order to mitigate the Inmarsat signal received by Iridium reception antenna. The cancellation circuit is composed of two parts: the cancellation part and the control part. The first part generates a radiofrequency cancellation signal based on the interference signal Inmarsat by using a vector modulator and then combine this signal at the reception of Iridium signal to mitigate the interferences. The second part capture a signal from the Iridium reception to form a feedback loop and an optimisation algorithm is used to control adaptively the vector modulator of the first part. The gradient-descent algorithm and the pattern search algorithm are used in this project.  According to the experimental results obtained with a test circuit in the laboratory, it was possible to reduce the interference level by about 37 dB.


identifier: Béland, A. (2019). Visualisation interactive de données budgétaires  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La communication de données comporte souvent des défis pour les médias de masse et les organisations qui cherchent à informer un large public. Cette étude porte sur les données budgétaires de l'État, qui sont difficiles à comprendre par un non-initié en raison d'ordres de grandeur beaucoup plus grands que ceux auxquels il est habitué. De plus, pour le citoyen ordinaire, la plupart de ces données ne sont pas facilement compréhensibles dans leur forme d'origine (grands ensembles de données ou documents volumineux). Pour remédier à ces défis, les visualisations sont de plus en plus utilisées pour comprendre des données budgétaires d'une manière conviviale. Toutefois, ces visualisations ne sont pas toujours efficaces pour communiquer clairement ces données, et leur design est parfois limité quant aux tâches qu'il est possible de réaliser (p. ex., exploration, comparaison, manipulation, etc.). L'objectif de cette recherche est de proposer un modèle de visualisation amélioré afin de faciliter la compréhension des budgets publics et de leurs enjeux. La visualisation développée est basée sur des éléments discrets (unit visualization) et sur l'approche « focus-plus-context ». Cette visualisation intègre également diverses fonctionnalités telles que l'exploration et la modification d'éléments budgétaires. De plus, un mécanisme de rétroaction a été développé dans le but de faciliter la compréhension. Pour évaluer le design et les fonctionnalités de la visualisation proposée, 144 lecteurs du journal Le Devoir ont participé à cette étude sur une base volontaire. Les participants ont été répartis en deux groupes, qui ont chacun évalué différents aspects de la visualisation. Ces aspects ont été évalués à l'aide de mesures quantitatives (erreurs d'estimation et temps de réponse) et de mesures qualitatives (niveau de compréhension et de rétention, préférence et niveau de satisfaction). Pour le premier groupe, l'évaluation a porté sur la performance de la visualisation proposée en comparaison à une carte proportionnelle (treemap) ; cette dernière est souvent utilisée pour représenter les postes d'un budget. Pour le deuxième groupe, l'évaluation a porté sur les fonctionnalités du modèle proposé (interactivité et rétroaction), en comparaison au modèle de base (sans ces fonctionnalités). L'évaluation a été menée en utilisant des postes budgétaires simplifiés, avec des données fictives.  ABSTRACT: Communicating data is frequently a challenge to mass media and organizations which aim to inform a broad audience. This study focuses on public budget data with numbers that could easily be misunderstood by a layperson since they are several orders of magnitude larger than what most people are accustomed to using in their day-to-day life. Also, these data are mainly intellectually inaccessible to the ordinary citizen in their initial format (large data sets or large documents). Visualizations are increasingly used to facilitate a better understanding of budget data, in user-friendly applications. However, these visualizations are not always effective at communicating clearly these data, and their design sometimes lacks flexibility with respect to performing different tasks (e.g., exploration, comparison, manipulation, etc.). The objective of this research is to propose an improved visualization model to help understand more easily budget data and public policy issues. This visualization was developed based on unit visualizations and a focus-plus-context approach. It was designed to perform a variety of tasks such as exploration and modification. In addition, a feedback mechanism was implemented with the goal of facilitating users' understanding. To evaluate the proposed visualization design and functionalities, 144 readers of the newspaper Le Devoir voluntarily took part in a user study. The participants in this study were split in two groups that each tested different aspects of the visualization. These aspects were evaluated through a mix of quantitative (estimation errors, response time) and qualitative indicators (comprehension and recall, preference, and satisfaction level). The first group evaluated the performance of the proposed visualization, compared to a treemap which is commonly used to visually represent budget items. The second group evaluated the functionalities of the proposed model i.e. interactivity and feedback, in comparison to the base model (without these functionalities). Simplified budget items and mock data were used to support the evaluation process.


identifier: Bingane, C. (2019). Application de l'optimisation conique au problème d'écoulement de puissance optimal  [Thèse de doctorat, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: Le problème d'écoulement de puissance optimal consiste à déterminer, sur les bases des consommations et productions prévues, un plan de fonctionnement d'un réseau électrique qui optimise un certain objectif tout en respectant les contraintes physiques et sécuritaires. Sa formulation classique est un problème d'optimisation non convexe et très difficile à résoudre. Récemment, quelques relaxations convexes telles que la relaxation semidéfinie, la relaxation conique du second-ordre, la relaxation quadratique convexe, ont montré un intérêt significatif dans la communauté scientifique. La relaxation semidéfinie est plus forte que la plupart d'entre elles et il existe des applications numériques où elle est exacte. Toutefois, sa résolution s'avère trop coûteuse comparativement à celle de la relaxation conique du second ordre pour un réseau de grande taille. Dans ce travail, nous proposons une nouvelle relaxation conique qui s'avère être un bon compromis entre la relaxation semidéfinie et la relaxation conique du second ordre pour des réseaux de grande taille en termes de gap d'optimalité et de temps de résolution. En effet, des résultats numériques sur des réseaux comportant jusqu'à 6515 noeuds montrent que la nouvelle relaxation est plus forte que la relaxation conique du second ordre et que sa résolution est beaucoup moins coûteuse que celle de la relaxation semidéfinie. Ensuite, nous considérons le problème de répartition optimale de puissance réactive. Ce problème est en fait un problème d'écoulement de puissance optimal où les composants qui permettent de contrôler le flux de puissance réactive dans le réseau, tels que les condensateurs shunts, les transformateurs, sont pris en compte. Le problème de répartition optimale de puissance réactive est un problème mixte en nombres entiers, donc plus complexe que le problème classique. Pour le résoudre, nous utilisons la technique de l'arrondi combinée à une relaxation conique. Cette approche appliquée à des réseaux avec jusqu'à 3375 noeuds donne des meilleurs résultats que si l'on avait considéré une simple relaxation continue du problème, qui est non convexe. En effet, les solutions optimales obtenues sont quasi globales. En pratique, le problème d'écoulement de puissance optimal est un problème multi-période à cause, notamment, de la variation horaire de la consommation. D'autre part, le temps de résolution et la qualité de la solution représentent un besoin clé pour des algorithmes du problème d'écoulement de puissance optimal. En réalité, ce dernier est résolu toutes les 5-10 minutes afin de répondre aux besoins horaires des consommateurs. Dans la dernière partie de ce travail, nous montrons que la relaxation développée dans la première partie peut être exacte. Par la suite, nous l'extrapolons au problème multi-période et les résultats numériques sur des réseaux ayant jusqu'à 500 noeuds montrent que la relaxation multi-période est prometteuse pour des applications réelles.  ABSTRACT: The classical alternating current optimal power flow (ACOPF) problem is highly nonconvex and generally hard to solve. Convex relaxations, in particular semidefinite, second-order cone, convex quadratic, and linear relaxations, have recently attracted significant interest. The semidefinite relaxation is the strongest among them and is exact for many cases. However, the computational efficiency for solving large-scale semidefinite optimization is lower than for second-order cone optimization. In this work, we first propose a conic relaxation obtained by combining semidefinite optimization with the reformulation-linearization technique, commonly known as RLT. The proposed relaxation, called tight-and-cheap relaxation (TCR), is stronger than the second-order cone relaxation and nearly as tight as the standard semidefinite relaxation. Computational experiments using standard test cases with up to 6515 buses show that the time to solve the new conic relaxation is up to one order of magnitude lower than for the chordal relaxation, a semidefinite relaxation technique that exploits the sparsity of power networks. In the second part of this work, we consider the optimal reactive power dispatch (ORPD) problem, which is anACOPF problem where discrete control devices for regulating the reactive power, such as shunt elements and tap changers, are considered. The ORPD problem is modelled as a mixed-integer nonlinear optimization problem and its complexity is increased compared to the ACOPF problem. We show that a round-off technique applied with a tight conic relaxation of the ORPD problem leads to near-global optimal solutions with very small guaranteed optimality gaps, unlike with the nonconvex continuous relaxation. We report computational results on selected MATPOWER test cases with up to 3375 buses. Many power system applications that require solving an OPF problem are multi-period because of several reasons such as the evolution of market prices or the behavior of the demand. On the oher hand, computational speed and global optimality are a key need for pratical OPF algorithms. In fact, in real-time applications, an OPF problem is run every few minutes to meet the daily requirements optimally in every hour. In the last part of this work, we show that TCR can be exact and can provide a global optimal solution for the ACOPF problem, theoretically and numerically. Thereafter, we propose a multi-period TCR for the multi-period ACOPF problem and computational experiments using MATPOWER test cases with up to 500 buses show that this new relaxation is promising for real-life applications.


identifier: Drouin, A. (2019). Development of a System for the Refactive Index Profiling of Laser Written Waveguides to Better Understand Laser Induced Material Modification  [Mémoire de maîtrise, Polytechnique Montréal].

abstract: RÉSUMÉ: La modification de matériaux transparents par écriture laser a été utilisée au fil des années comme méthode pour produire des guides d'onde dans des matériaux transparents. Plus récemment, l'écriture directe par laser a été utilisée dans la production de dispositifs photoniques et senseurs dans les écrans de téléphones intelligents. Par contre, la caractérisation de la modification matérielle (principalement le changement d'indice de réfraction) produite par écriture laser est restée problématique. Les méthodes typiquement utilisées pour les fibres optiques ne sont pas appliquables directement ou sont très peu pratiques. Un système pour la mesure de profils d'indice de réfraction de fibres optiques et de modifications matérielles telles que des guides d'onde et réseaux diffractifs est présenté dans ce mémoire. Un interféromètre de type Mach-Zehnder est utilisé pour obtenir le décalage de phase d'un faisceau de lumière se propageant perpendiculairement à la fibre optique ou au guide d'onde. Des algorithmes de PSI (Phase Shifting Interferometry) sont utilisés en parallèle à un actionneur piézoélectrique continuellement en mouvement pour déduire le décalage de phase des franges d'interférence, permettant d'obtenir des images de phase quantitatives à un taux de plus de 100 images par seconde avec une résolution inférieure à un micromètre. Différentes techniques sont utilisées pour déduire le profil d'indice de réfraction du décalage de phase mesuré: la transformée d'Abel inverse applicable aux fibres optiques et guides d'onde axiallement symmétriques, l'imagerie tomographique pour les fibres optiques axiallement asymmétriques et une méthode de reconstruction novatrice basée sur un processus d'optimisation par l'utilisation d'un algorithme génétique pour les guides d'onde axiallement asymmétriques écrits dans le verre. La précision de la reconstruction du profil d'indice de réfraction se situe entre ±1 · 10−4 et ±3 · 10−4 RIU dépendamment de la méthode utilisée et de l'échantillon étudié. La méthode permet d'effectuer la mesure en quelques secondes avec peu de préparation d'échantillon pour les fibres optiques et aucune préparation pour les guides d'onde écrits par laser. L'intégration des multiples actionneur du système à un logiciel de contrôle permet la mesure rapide d'échantillons contenant des centaines de guides d'onde écrits par laser. Le sujet de l'écriture directe par laser dans le verre trempé Gorilla fait par Corning est aussi abordé dans ce mémoire. Une étude systématique du rôle de plusieurs paramètres de l'écriture par laser ainsi que les avancements dans la production de guides d'onde intéressants résultant de cette étude sont tout d'abord présentés.  ABSTRACT: Laser induced material modification has gathered interest over the years as a method to produce waveguides in solid transparent media. More recently, direct laser writing showed promise in producing photonic devices and sensors in smartphone screens. However, characterizing the material modification — mainly the refractive index change — induced by laser writing has remained problematic. Methods typically used for optical fibers are either not directly applicable or unpractical. A system for the measurement of the refractive index profile of optical fibers and laser induced material modifications including waveguides and gratings is presented in this thesis. A Mach- Zehnder interferometer is used to obtain the phase shift of light propagating transversely through the optical fiber or waveguide. Phase shifting interferometry algorithms are used in conjunction with a continuously moving piezoelectric actuator to quickly recover phase data from fringe patterns, providing quantitative phase images at a rate of up to over 100 frames per second with sub-micron resolution. Different techniques are used to recover the refractive index profile from the measured phase shift: the inverse Abel transform applicable to axially symmetric optical fibers and waveguides, tomographic imaging for axially asymmetric optical fibers and a novel genetic algorithm based reconstruction method for axially asymmetric waveguides written directly in glass. The precision of the reconstruction process is between ±1 · 10−4 and ±3 · 10−4 RIU depending on the method used and sample studied. The method allows for measurements to be done in mere seconds with little sample preparation in the case of optical fibers and without any sample preparation for laser written waveguides. The integration of the system's multiple actuators to a single software allows for the rapid measurement of glass samples containing hundreds of laser written waveguides. The subject of direct laser writing in Corning's Gorilla toughened glass is also covered in this thesis. A systematic study of the role of many experimental parameters in laser writing and the advancements in producing interesting waveguides resulting from the study are first presented. Almost prefectly circular and polarization insensitive waveguides are written in toughened glass by using objectives with high numerical aperture. The optimization process of the most important parameter in laser writing, the writing speed, using the refractive index profiling system is also presented. Finally, direct laser writing of gratings is achieved using a completely different set of parameters based on the intensification of the defocusing effect at the air-glass interface by writing in high refractive index glass and using objectives with lower numerical apertures.