identifier: Azin, Hugo  (2022). Conception d'un stockage d'énergie éolienne pour une entreprise minière isolée du réseau : faisabilité du stockage d'hydrogène.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
décarbonation
hydrogène
stockage d’énergie
éoliennes
micro-réseau

abstract: Les métaux sont des ressources de plus en plus convoitées et stratégiques, ils seront nécessaires pour la transition énergétique. Cependant pour être extrait, les entreprises minières ont besoin de beaucoup d’énergie. C’est le cas de Mine Raglan, une mine de Nickel au nord du Québec, isolée du réseau électrique, qui consomme chaque année plus 55 millions de litres de diesel. Ce mémoire est une étude technico-économique qui a pour objectif d’étudier la possibilité de substituer le diesel par une source d’énergie renouvelable. Le potentiel éolien à Raglan est fort et deux éoliennes ont déjà été installées avec succès. Cependant pour implanter en grande quantité des éoliennes il est nécessaire d’installer un système de stockage afin de continuer de répondre à la demande en énergie. Dans cette étude, c’est le stockage à hydrogène qui est étudié. Les technologies d’électrolyseur PEM, de réservoir sous forme comprimé et les piles à combustibles PEM et solides ont été retenues dans cette étude. À l’aide de simulations réalisées sur le logiciel HOMER, les résultats ont montré qu’il était techniquement possible de répondre à la demande de la mine à partir d’un système renouvelable composé d’éoliennes et de technologies d’hydrogène. Les résultats ont montré que les piles à combustible solide, malgré leur de temps réponse lent, étaient plus efficaces, car en plus d’un meilleur rendement électrique, la chaleur peut aussi être récupérée. Les coûts restent cependant élevés et les perspectives économiques d’un tel projet dépendant aussi en grande partie des coûts futurs du diesel ainsi que de l’évolution des coûts des technologies d’hydrogène qui sont en plein essor. Afin de réduire davantage ses coûts plusieurs pistes sont aussi possibles comme la revalorisation de l’oxygène, le stockage de l’hydrogène dans le pergélisol, ou encore l’étude du potentiel d’effacement de la mine.


identifier: Shafaei Shahboulaghi, Amirhossein  (2022). Numerical modelling and InSAR monitoring of settlement in Champlain clays.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

type:
Mémoire ou thèse
Non évalué par les pairs

subject:
argile Champlain
pression interstitielle du sol
tassement du sol
InSAR
PSI
méthode des éléments finis

abstract:
The presence of Champlain clay deposits in vast areas of eastern Canada brings a higher probability of geotechnical hazards in this region. Soil settlement is one of the geotechnical hazards that is believed to be strongly correlated to the presence of Champlain clays. High compressibility and significant soil moisture changes are two key elements involved in settlement of Champlain clays. Land subsidence in fine-grained soil is often caused by an excessive pore pressure decline. Numerical modelling of the pore pressure within clay aquitards can thus provide valuable information on the causes and progress of settlement.

The pore pressure fluctuations measured in deep aquitards are also correlated to moisture loading above it. Analyzing the pore pressure record corrected for barometric and Earth tide effects allows this correlation to be quantified. This relationship is more complex in shallow aquitards due to their stronger interactions with the surrounding environment. Seasonal fluctuations of the water table are an example of these interactions. These fluctuations induce pore pressure changes through transient flow. In the first part of this thesis, a finite-element model (FEM) was developed with COMSOL Multiphysics. The model simulates the pore pressure changes within a saturated Champlain clay aquitard using a coupled flow-deformation model. A MATLAB script was also prepared for the MATLAB LiveLink interface in COMSOL based on a series of hydrological equations. The MATLAB script iterates step-bystep on a total stress boundary conditions to replicate the pore pressure time series obtained in the field. These data were obtained from the Sainte-Marthe test site near Montreal, Canada.

The second part of this thesis is dedicated to InSAR monitoring and numerical modelling of settlement. It investigates the vertical ground movements between May 2017 and December 2019 on the test site using numerical modelling and the Persistent Scatterer InSAR (PSI) technique. In this regard, a model based on the finite element method (FEM) and Biot's poroelasticity theory was developed. The model estimates soil settlement and expansion using pore pressure measurements in the bedrock and fractured clay layer, and temperature obtained from a study site in Sainte-Marthe, Quebec. The model is capable of addressing the deformation separately in a hydraulically more active superficial top layer and deeper intact clay layer. To monitor the settlement at the study site, vertical displacements were calculated at a larger scale in the Vaudreuil-Soulanges region with the PSI technique using SARPROZ with linear and non-linear approaches.

The last part of this thesis deals with the monitoring of settlement on Montreal Island between April 2016 and April 2022. The displacement velocity was monitored using the PSI method and a linear technique all over the Montreal Island. The aim of this monitoring was to detect the main areas with large settlements on Montreal Island. The results in this thesis can be grouped in three parts. The results for the first part of this thesis dealt with numerical modelling of the pore pressure changes. These results showed that the model can reproduce the historical pore pressure time series reasonably well. Implementation of the MATLAB script could significantly improve the optimization results. Concerning the numerical modelling of settlement in the second part of the thesis, the results show a reasonable agreement between the FEM simulations and PSI estimates. A seasonal trend of displacement with a maximum range of 15 mm was estimated. Subsidence as large as 55 mm was estimated by the FEM model and non-linear PSI approach over a period of 30 months. Non-linear PSI could detect the non-linear displacement of the soil more effectively. The displacement velocity was -9 mm/year for the non-linear method compared to -8 mm/year for the FEM estimation. The long-term monitoring of the settlement on Montreal Island revealed that serious settlements up to -10 mm/year are in progress in certain areas of the Montreal Island. The continuous progress of settlement in this region might be induced by a decrease in the soil water moisture associated with the effect of climate change.


identifier: Martin, Rémi  (2022). Uncertainty modelling for end-to-end 3D reconstruction of coronary arteries from 2D X-ray angiography.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
artères coronary
reconstruction 3D
segmentation avec incertitude
incertitude
synthèse d’artères coronaires

abstract:
Coronary artery diseases are one of the main causes of death in Canada. Amongst those, stenoses of the coronary arteries are one of the most predominant. During a percutaneous intervention, a catheter is inserted through the femoral artery and guided towards to heart. During stenting procedures, a stent is guided alongside the catheter. Upon reaching the narrowed artery, the catheter is expanded to give the affected artery a more tubular shape.

X-ray angiography are currently the gold-standard imaging procedure for the guidance of catheters. These images are obtained using X-rays while injecting contrast agents in the patient’s arteries. The main difficulty linked to the use of angiography is linked to the noise contained in the images and the ambiguities created by the projection of the 3D structures onto 2D images. As such, the outcome of the stenting procedures is intimately linked to the experience of the cardiologists. Using a 3D model of the arteries during percutaneous interventions could help alleviate the difficulty encountered during such interventions.

Hence, our main objective is to model uncertainty in the context of 3D reconstruction of coronary arteries during percutaneous interventions. Our contributions are three-fold: 1. Coronary artery segmentation on X-ray angiography using uncertainty metrics; 2. Fully customizable coronary artery angiography synthesis; 3. Monocular 3D reconstruction of coronary arteries using mesh deformation networks.

The first contribution is a novel method to segment coronary arteries in X-ray angiography. This is done using Bayesian Convolutional Neural Networks to also provide a pixel-wise measure of uncertainty regarding the yielded segmentation. This measure of uncertainty is then used alongside a fully-connected neural network designed to provide a threshold for the uncertainty values. The values above the threshold and then deemed too risky to use directly and flagged for the operator while the values below can safely be used for interventions.

Our second objective considers a new method to synthesize coronary artery X-ray angiography. We used a realistic cardio-respiratory simulator to generate fully customizable sequences of coronary arteries. We proposed a new loss function designed to work with CycleGAN to transfer the style of X-ray coronary arteries onto the simulated images. The new loss function is based on a vesselness measure that checks that the topology of the coronary arteries from the input image is respected in the stylized images. Our method allows for the generation of new images for learning purposes or data augmentation purposes by allowing the generation of out-of-distribution data.

For our last objective, we proposed the single-view 3D reconstruction of coronary arteries from a segmented X-ray angiography. To do so, we used two learning models. One model is trained to extract visual and geometrical features from the segmented image. The other model uses the extracted features to adapt a mesh and gradually make it adapt to the shape of the object to reconstruct. Using a single image for the 3D reconstruction alleviates the need for temporal registration and allows the application of the method to multiple catheterization laboratory configurations. The obtained reconstruction can be used as an additional reference for the guidance of catheters during percutaneous interventions.


identifier: Nguyen, Quoc Cuong  (2022). Operational modal analysis of flexible robots and contact force estimation for robotic grinding applications.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
robot SCOMPI
manipulateur flexible
processus de meulage
analyse modale opérationnelle
paramètres modaux
vibration
identification de force
paramètres de force de contact
modèle de sortie uniquement
sélection d'ordre optimal

abstract:
Nowadays grinding machine is one of the most important manufacturing processes, and the technology of this process has been widely developed in recent years. In flexible robotic grinding, low manipulator stiffness is a key factor affecting process behavior and causing impact phenomena. This thesis is part of a research project launched by ETS and HydroQuébec’s research institute on the dynamics of a flexible manipulator robot named SCOMPI (Super COMPact robot Ireq) in an effort of improving its grinding performance and avoid vibrations under the machining process. The surfaces quality depends on grinding process which in turn relies on process stability, since unstable grinding introduces vibration, which compromises geometrical accuracy, surface finishing, and reduces the tool life. Therefore, it is crucial to understand the mechanisms of grinding vibration in order to control them effectively. It is observed that the grinding process by this robot is interrupted at each revolution of the wheel rather than having a continuous cutting action. This impact cutting behavior appears due to the low stiffness of the flexible manipulator under high grinding forces. Regardless of grinding regime and conditions, an accurate contact force prediction is necessary for process control or predicting potential workpiece burn or chatter. Consequently, end-effector contact force estimation and operational modal analysis are important aspects must be considered in robotic grinding.

As can be seen from the title of this thesis, the work is concerned with two aspects of robotics research. In the first one, special attention has been given to gain a better understanding of the online dynamical force as well as their contact parameters at the end-effector contact point under operation. A remarkable contribution of this research is the development of an inverse methodology to estimate unknown contact forces by using an ARX output-only model without the requirement of knowledge of the flexible manipulator dynamics or physical parameters. The effects of some experimental parameters have been also put into examinations. In a second objective, the Operational Modal Analysis is carried out to identify the modal natural frequency and damping ratio of the flexible manipulator under grinding operation using vibration responses only. Operational modal parameters have been drastically investigated from the real tests via different proposed methodologies, with greater emphasis on the synthesis of damping, which is extremely important in predicting vibration levels. This thesis is also contributing a new algorithm for selecting an optimal model order based on a minimum error variance of the identified transfer functions, which is correctly incorporated with the effect of modeling error and measurement noise.

The effectiveness of all the proposed methods has been validated through simulation signals, numerical and experimental data on a flexible robot in operation. Based on the improved accuracy of the estimated results, the research provides a useful tool for non-expert users to apply operational modal analysis techniques and input force prediction. The studies in this thesis also contribute to understand the vibratory dynamics that govern the robotic grinding process. Further development of the robotized technology for precision profiling of industrial parts can rely on such understanding bases. Recommendations for future research are also offered at the end.


identifier: Arès, Francis  (2022). Développement d’une presse d’injection à basse pression de poudres métalliques pour la simulation expérimentale et numérique du procédé.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: injection de poudres métallique à basse pression

subject: poudre métallique

subject: mélange poudre-liant

subject: phase d’injection

subject: pression pendant l’injection

abstract: Le procédé de moulage par injection de poudres métalliques nécessite la maîtrise et le contrôle des paramètres d'injection afin de produire des pièces à vert de haute qualité. Ce travail combine des approches expérimentales et numériques pour étudier l'impact des paramètres d'injection sur la pression dans la cavité du moule et la qualité globale des pièces à vert produites par moulage par injection de poudres métalliques à basse pression. Les propriétés de deux mélanges à faible viscosité (formulées à partir d'une poudre d'acier inoxydable atomisée à l'eau et d'un liant à base de cire) ont été mesurées et intégrées dans un modèle numérique Autodesk Moldflow pour quantifier les pressions de moulage qui ont finalement été validées à l'aide d'injections effectuées en laboratoire. Les résultats ont confirmé qu'une augmentation de la température du moule, une augmentation de la température du mélange et une diminution de la fraction volumique de poudre diminuent la pression dans la cavité du moule qui est aussi en corrélation avec la viscosité du mélange. Comme résultat clé, les injections en laboratoire ont confirmé qu'un débit d’injection minimum était nécessaire pour éviter une solidification précoce, une pression atypiquement élevée dans la cavité du moule et plusieurs défauts visuels tels que des lignes de soudure, des marques d'écoulement, des fissures et un remplissage incomplet. En raison de la différence de ses propriétés thermiques, cette valeur minimum du débit d’injection diminue à mesure que la fraction volumique de poudre du mélange augmente. Pour des débits d'injection supérieurs à cette valeur minimale, la pression d'injection mesurée expérimentalement dans une cavité simple rectangulaire (taux de cisaillement quasi constant) est linéairement corrélée au débit d'injection.


identifier: Coulidiati, Fabrice  (2022). Conception et construction d'un système de production d'eau chaude sanitaire à énergie renouvelable.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: solaire biomasse simulation eau chaleur

abstract: Dans un souci de réduire l’utilisation des énergies fossiles, ce travail propose un système hybride composé de l’énergie solaire et de la biomasse afin de produire de l’eau chaude sanitaire (ECS) pour une population isolée. Il a été possible de démontrer que les techniques de production d’ECS avec le solaire et la biomasse sont matures et que la mise en place d’un système hybride est possible. De plus, une explication des étapes à suivre afin de concevoir un système hybride solaire et biomasse a été proposée. Le logiciel DH-calc_2-02b a été utilisé afin de prévoir adéquatement le besoin en ECS tout en tenant compte des habitudes de consommation d’eau. Par la suite, le logiciel TRNSYS a servi à la modélisation. Le principe de modélisation consiste à construire un système de production d’ECS fonctionnant avec du solaire thermique tout en ajoutant une chaudière à la biomasse qui va servir de chauffage auxiliaire de l’eau. Pour l’interprétation des résultats, le logiciel Pyscripter a été utilisé. De plus, il a été question de faire la comparaison avec trois études qui traitent de la production ECS avec du solaire. Les comparaisons avec le modèle de ce mémoire se sont faites en fonction de la fraction solaire et ont confirmé le bon fonctionnement du système. Cependant, il reste certains points à explorer comme l’étude de rentabilité du modèle proposé afin de connaître la période de retour sur investissement. Aussi, une étude expérimentale permettrait de comparer les résultats expérimentaux et ceux obtenus par TRNSYS.


identifier: Ataky, Steve Tsham Mpinda  (2022). Image classification methods based on texture analysis and characterization.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: reconnaissance de formes

subject: descripteur de caractéristiques

subject: mesures de diversité écologique

subject: indices de biodiversité et taxonomiques

subject: analyse de texture

subject: théorie de l’information

subject: classification d’images

abstract: Texture can be defined as changes in image intensity that form specific repetitive patterns. Such patterns can be caused by the physical properties on the surface of an object or by differences in a reflection, such as color on the surface. Although texture recognition is relatively simple for human perception, it is not likewise in automatic procedures, where this task frequently necessitates complex computational techniques. Texture analysis plays an essential role in computer vision, and its foundation is the extraction of intrinsic properties from an image, with which its texture will be characterized afterward. Such an analysis is noteworthy in several remote sensing, medicine, agriculture, image analysis, microscopy applications, etc. Understanding how humans discriminate between different textures allows developing techniques to perform this task. Considering that the perception of textures by humans does not change with rotations, translations, or changes in scale, any numerical characterization of the latter should, likewise, have the following fundamental properties: invariance to changes in contrast and monotonic transformations. Nonetheless, by and large, current state-of-the-art approaches still show performance issues, namely the lack of invariance character to geometric transformations - such as similarity transformations - and a relevant component that a texture descriptor should also fulfill, to wit, invariance to intensity changes such as monotonic intensity transformations. As a further matter, such approaches suffer the aftereffects of random fluctuations or noise, for intrinsic properties of the image are not preserved. Given the issues mentioned above and because texture forms a non-deterministic system of patterns, the information-theoretical measure of ecological diversity, a branch of biology, can aid in its characterization to the maximum extent. Accordingly, concepts of species diversity, richness, evenness, and taxonomic distinctiveness were adapted and employed to build robust texture descriptors in this thesis, which are generic, independent of macro-level variations in terms of contrast, invariant to in-plane rotations of the image, explainable and interpretable based on biology concepts, and lend themselves to fast computation. The results achieved on natural and histopathologic datasets have shown the advantages of the proposed methods, which are competitive with state-of-the-art descriptors.


identifier: St-Amant Dyotte, Ludovick  (2022). Développement d’une solution opérationnelle 4.0 pour le transport minier souterrain.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
efficacité globale de l'équipement
temps de cycle
automatisation
industrie 4.0
mine souterraine

abstract:
Contexte : Le manque de visibilité et de suivi des opérations de transport souterrain entraine de nombreux problèmes de coordination et prive les entreprises minières de meilleurs gains financiers. Depuis quelques années, l’arrivée des nouvelles technologies permet de contrer le manque de visibilité présent dans les mines souterraines. L’obtention et l’association d’une grande quantité de données collectées par différents systèmes doivent être analysées afin de permettre l’aide à la décision. Le plus grand problème lorsqu’il est question d’implanter de nouvelles technologies dans les mines est de ne pas savoir comment transformer les informations (données recueillies) en solutions exploitables.

Objectifs : Le document propose la création d’outils d’aide à la décision en permettant d’augmenter la visibilité et le suivi du travail réalisé dans les mines souterraines. De plus, dans ce projet, il sera question d’implanter des projets 4.0 au domaine minier souterrain.

Méthodologie : Pour faciliter la réalisation d’un projet technologique dans le domaine minier, une étude des besoins de l’entreprise a été effectuée en réalisant des rencontres avec différents départements. Ensuite, différents projets d’indicateurs de performances ont été réalisés avec les départements ayant le plus d’intérêts.

Résultats : Ce document permet de créer et de visualiser des indicateurs de performances, tels que l’efficacité de la flotte ainsi que le temps de cycle, à l’aide d’un système permettant de centraliser l’information. De plus, il y a la présentation d’un système d’alerte par courriel automatisé pour le suivi des niveaux de liquides et de températures des équipements.

Originalité : Ce document présente une méthodologie permettant la création d’outils d’aide à la décision pouvant être reproduite par différents sites miniers souterrains.


identifier: Yamani, Leen  (2022). Étude morphologique des structures osseuses de l’épaule par la caractérisation d’un modèle statistique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
épaule
images radiographiques
reconstruction 3D
modèle statistique

abstract:
Les pathologies de l'épaule, telles que les ruptures de la coiffe de rotateurs, sont nombreuses et nécessitent des méthodes d'imagerie précises pour permettre une planification personnalisée d’une chirurgie. Il existe actuellement une méthode proposée au laboratoire de recherche en imagerie et orthopédie (LIO, ÉTS) qui permet de reconstruire des modèles 3D de l’épaule à partir de radiographies bi-planes, ce qui réduit l’irradiation auquel le patient est exposé avec des approches similaires de reconstruction utilisant des CT-scans. Cependant, l’utilisation d’un tel imageur comporte certaines limitations qui expliquent l’imprécision et le manque de robustesse de la méthode de reconstruction actuelle.

L'objectif principal de ce mémoire est de développer et valider des modèles statistiques qui pourront être intégrés dans la méthode de reconstruction 3D mentionnée ci-dessus. Ces modèles statistiques apporteront de l’information à priori sur la morphologie et la variation des structures osseuses de l’épaule, et permettront donc d’améliorer la méthode.

Dans un premier temps, nous présentons une revue de la morphologie de l’épaule et la méthode de reconstruction proposée antérieurement au LIO, en identifiant les limitations de celle-ci. Ensuite, nous utilisons trois bases de données de modèles 3D surfaciques d’épaules (asymptomatiques, pathologiques, et hospitalisés) pour générer des modèles statistiques par une analyse en composantes principales (ACP). Enfin, les modèles statistiques sont caractérisés et validés pour déterminer s’ils pourront être intégrés dans des méthodes de reconstruction 3D.

Nous constatons que les variations morphologiques des modèles statistiques correspondent aux variations décrites dans la littérature. D’après les résultats de l’ACP, il y a plus de variabilité dans la base hospitalisée, mais on ne peut pas déterminer si cette variabilité est due à une pathologie plus sévère, ou au fait que les modèles de cette base sont issus de CT-scans plutôt que des radiographies comme pour les autres bases.

Nous concluons que les modèles statistiques développés dans le cadre de ce travail pourraient bien être inclus dans une méthode de reconstruction, excluant les modèles de la base hospitalisée. La prochaine étape serait donc d’évaluer la méthode une fois les modèles statistiques intégrés.


identifier: Stepan, Anca  (2022). Développement d’un modèle de performance aéro-propulsive en vol de croisière – Application sur un avion Cessna Citation X.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
performance aéro-propulsive
réseaux de neurones
tables de recherche adaptatives
aviation civile
économie de carburant

abstract:
L’étude de performance d’un avion est un aspect critique dans le monde de l’aviation. Que ce soit pour un enjeu de sécurité, écologique ou économique, il y a de nombreux avantages à prédire la performance en vol d’un avion. Avec l’augmentation constante du nombre de vols dans le monde, la consommation de carburant devient une problématique importante. Or, il est estimé qu’environ à chaque 5 ans, un avion augmente sa consommation de carburant d’environ 2% (Airbus, 2001). Que ce soit dû à une dégradation de la structure aérodynamique ou des moteurs, il devient de plus en plus difficile avec le temps de prédire la quantité de carburant nécessaire pour un vol donné.

Ce mémoire traite du développement d’un modèle prédisant la performance aéro-propulsive d’un avion de type Cessna Citation X en vol de croisière. Ce modèle de performance est représenté par des tables de recherche adaptatives, une pour la performance aérodynamique, une pour la performance propulsive et une troisième, servant à la validation de résultats, pour une performance aéro-propulsive, c’est-à-dire utilisant les résultats du modèle aérodynamique pour faire la prédiction de la performance propulsive. Le modèle est divisé en trois étapes majeures. La première étant d’établir la performance initiale de l’avion en vol de croisière, soit le point de départ du modèle. La deuxième consiste à adapter localement les tables de recherche en fonction de données de vol provenant du simulateur de vol. La troisième consiste à faire une adaptation globale des tables de recherche et ainsi obtenir le modèle de performance aéropropulsive final.

Les résultats de ce mémoire de maîtrise démontrent qu’en utilisant le modèle de performance aéro-propulsive proposé, il est possible de prédire la performance aérodynamique avec une précision allant en moyenne jusqu’à 0.99%, la performance propulsive à 3.38% et la performance combinée (modèle propulsif utilisant les résultats du modèle aérodynamique) jusqu’à 6.25%. Ces résultats ont été obtenus par la méthode d’estimation par réseaux de neurones.


identifier: Berthoumieu, Emile-Marie  (2022). Modélisation et simulation de l’impact de l’orientation de la structure microscopique d’un matériau métallique dans un processus de conduction thermique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
conduction thermique
microstructure
orientation
anisotropie
différences finies

abstract: Le phénomène de conduction thermique est un des phénomènes physiques marquant des domaines de l’aéronautique ou du spatial que ce soit durant la durée de vie des pièces d’un porteur que pendant leurs processus de fabrication/traitement. Majoritairement, ce phénomène est modélisé via une équation de diffusion isotrope. Cependant dans certains contextes particuliers, tel que dans le cas de pièces ayant subi un écrouissage, il est possible d’observer une élongation des grains caractérisant leur structure cristallographique ce qui induit une propriété d’anisotropie au système. Or, il a été prouvé que la frontière entre deux grains représente une barrière thermique. Cette caractéristique pose alors la question de l’impact de la microstructure sur le phénomène de conduction thermique. Ainsi ce projet développe un modèle multi-échelle innovant qui tient compte de l’orientation de la microstructure propre aux matériaux métalliques. Plus précisément, l’orientation granulaire, l’orientation atomique et la variabilité de la résistance thermique aux frontières en fonction des différences d’orientation atomique de part et d’autres de la barrière, ont été mises en place. Il a fallu alors tester et implémenter différentes méthodes numériques pour faire face aux caractères non-linéaire et anisotrope de notre modèle de diffusion. Ainsi, nous mettons en exergue les variations que peut subir le champs thermique lors d’un processus de conduction en fonction des différents contextes microstructuraux. C’est à travers des campagnes numériques, se basant sur des approches par différences finies, que nous mettons en évidence l’impact concret de la microstructure sur ce phénomène. De plus, les observations numériques ont montré que l’orientation granulaire est le paramètre qui domine l’impact de la microstructure. Enfin une campagne expérimentale est menée pour étayer les observations numériques. Elle présente un protocole solide pour mesurer l’impact de l’orientation granulaire sur la conductivité d’un matériau.


identifier: Arias Pérez, Juan Manuel  (2022). Proposal of a process aimed at guiding the development of an idea for its commercialization.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
processus d'innovation
processus de gestion de projet
processus de creation
IDEF0
gestion de project d’innovation

abstract:
Innovation has a high percentage of failure because of the fuzziness of the process. Trying to counteract this factor of failure, many research works have been developed to guide the stakeholders in the development of an innovation project.

But these recommendations are too general and do not include all the phases of the process, from the idea to the commercialization. Indeed they do not enough emphasis on practical tools to improve idea development efficiently.

Moreover, there are methodologies and theories that help develop creative ideas and solve problems, but they do not include enough of the project development process, creating a gap between the creation of ideas and the development of projects.

For this reason, this research aims to develop an innovation meta-process guideline to lead the stakeholder to develop the idea for commercialization considering each of the phases of the life cycle of a project and the development of creative ideas in one meta-process.

Using the IDEF0 diagram, this meta-process guideline is structured and graphically represents the activities, actions and processes required for the development of an innovation project.

Transforming the research work, methodologies and theories into a meta-process help the stakeholders in the project development from idea to commercialization.


identifier: Gauthier, Baptiste  (2022). Imagerie ultrasonore multivues par cohérence de phase pour la détection et la caractérisation de défauts dans les soudures.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
ultrasons
imagerie ultrasonore
focalisation en tout point
facteur de cohérence
cohérence vectorielle

abstract: Les méthodes de contrôle non destructif (CND, traduction de nondestructive testing - NDT) par ultrasons sont largement utilisées dans l’industrie pour la détection et la caractérisation de défauts sur tous types de structures et à des cadences parfois élevées. C’est par exemple le cas pour l’inspection des soudures circonférentielles réalisées lors de la fabrication de pipelines. Lorsqu’il s’agit de réaliser une image de la pièce inspectée à l’aide de sondes multiéléments, l’image produite n’est en réalité qu’une représentation indirecte de la de la géométrie et des propriétés matériaux qu’il convient de bien interpréter afin d’en déduire la présence d’éventuels défauts. Les dernières avancées en termes d’électronique permettent aujourd’hui d’utiliser la méthode de focalisation en tout point (FTP, traduction de total focusing method - TFM) en temps réel afin de réaliser une image présentant une résolution accrue des différentes régions d’intérêt de la pièce. Cependant, cette méthode, bien que plus précise, présente certains inconvénients comme le fait d’être moins sensible que les méthodes conventionnelles à certains petits réflecteurs et de générer une quantité importante de données. De plus, l’utilisation grandissante de l’imagerie multivues, dérivée de la méthode TFM et qui ne considère par uniquement le chemin direct pour la reconstruction de l’image, est un fardeau supplémentaire pour l’inspecteur qui doit maintenant traiter un nombre très important de paramètres. Cependant, des méthodes d’imagerie reposant sur l’exploitation du contenu de la phase du signal ont été proposées ces dernières années et pourraient s’avérer utiles pour compenser les inconvénients associés à la méthode TFM. À travers ce travail, les propriétés du facteur de cohérence vectorielle (VCF), reposant sur l’analyse des composantes en phase et en quadrature du signal mesuré, sont exploitées dans le but de générer des images de la région d’intérêt. L’imagerie VCF repose sur la même catégorie d’algorithmes de formation de faisceaux de type délai et somme que la méthode TFM. Cependant, elle présente l’avantage de ne pas dépendre de l’amplitude du signal, d’être particulièrement sensible aux défauts diffractifs comme l’extrémité des soudures, et permet une combinaison facile des images issues des méthodes multivues. Dans cette étude, l’imagerie VCF est d’abord évaluée sur ses capacités à dimensionner des défauts, et comparée à la méthode de diffraction par temps de vol (TOFD) mais aussi à l’imagerie TFM. Ensuite, et puisque l’imagerie VCF repose sur l’exploitation de la phase du signal uniquement, la réduction de la quantité de données à acquérir pour générer une image de qualité est étudiée. Enfin, la fusion des différentes images issues de l’imagerie VCF multivues est étudiée et un seuil statistique est défini permettant de filtrer le bruit de fond. Des essais expérimentaux ont été menés sur deux configurations. La première est composée de deux plaques d’acier de ¾" d’épaisseur avec des encoches (centrées ou débouchantes) réalisées par électroérosion à plusieurs angles. La seconde est une plaque d’acier de 20 mm d’épaisseur avec des trous à fond plat (FBH : Flat Bottom Holes) usinés sur son bord imitant les réflecteurs utilisés pour l’étalonnage d’un appareil d’inspection de soudures circonférentielles. Une sonde multiéléments linéraire de 60 éléments, ayant une fréquence centrale de 7.5 MHz et montée sur un sabot en Rexolite de 36° a principalement été utilisée pour les différentes acquisitions. Finalement, il est montré que : 1- l’imagerie VCF présente des performances de dimensionnement similaires à la TOFD et meilleures que la TFM pour des encoches ayant un angle de 70° ou plus par rapport au plan horizontal; 2- il est possible de réduire de près de cinquante fois la quantité de données nécessaires à la formation des images VCF en exploitant uniquement les fronts montants ou descendants du signal; 3- l’imagerie VCF se prête très bien à la fusion simple des images issues des différentes vues, tout en conservant un rapport contraste à bruit de plus de 30 dB, et permettant de définir un seuil statistique qui permet de filtrer une grande partie du bruit de fond de l’image fusionnée.


identifier: Azizmohammadi, Fariba  (2022). Cardio-respiratory motion compensation for radiation dose reduction in X-ray guided cardiac interventions.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
angiographie à rayons X
mouvement cardio-respiratoire
réduction de la dose
prédiction du mouvement

abstract:
Cardiac diseases affect a large population and especially children, every year. Congenital Heart Disease (CHD) is the most common type of birth malformation worldwide. CHD is caused by abnormalities in heart structure before birth. It is imperative to advance the treatment techniques to be as less invasive as possible. One popular treatment for CHD is X-ray image-guided interventional procedures that have gained popularity over the past two decades.

Navigation guidance during cardiac interventions, such as balloon angioplasty and stent placement, is generally performed under X-ray fluoroscopy. Patients with CHD are exposed to substantial amounts of ionizing radiation from diagnostic and treatment procedures. In recent years, the number of complex, long-duration pediatric cardiac interventions has risen significantly.

During the cardiac intervention, several organs, including the arteries, are moving, given the heart beating, respiratory movement, and sometimes the patient’s movements. These movements degrade image acquisition and make the navigation process more difficult.

This research’s main goal was to develop less invasive techniques to apply for pediatric cardiac interventions. We pursued this goal by minimizing the radiation dose the patient and staff received and compensating for the induced motions by estimating and predicting the targets’ (arteries) movements. Moreover, while the targets’ movements are tracked in the images, the need to inject the contrast agent to visualize the vessels will be reduced.

In the context of this research, we developed and validated our approaches using both simulated and patient X-ray angiography datasets from Sainte-Justine Hospital. Simulated X-ray sequences generated from realistic XCAT computational phantoms with cardio-respiratory motion were first investigated. The simulated motion included the beating heart and respiratory motion. We simulated 56 different patients (32 male and 24 female) and 112 sequences (2 sequences per patient, showing either the left or the right coronary artery). All the generated sequences had a length of 75 frames and were generated at 15 frames per second (fps). The patient X-ray angiography dataset comprises 52 different patients with contrasted coronary arteries. Each patient presents a different number of sequences with varying lengths. There is a total number of 340 sequences, with a minimum and maximum length of 15 and 70 frames, respectively. All the data were acquired at 15 fps.

In the first objective, a generative learning-based approach was proposed to predict X-ray angiography frames to reduce the amount of radiation exposure to pediatric patients and the staff during cardiac interventions while preserving the image quality.

In the second objective, we focused on extracting 2D motion features from the X-ray sequences first and then building up a "predict-ahead" motion model for navigating the interventions. Our model-free cardio-respiratory motion estimation approach can predict cyclic cardio-respiratory motion signals artifacted by sudden motions caused by the patients or some irregularities. This approach was developed and validated with both simulated and patient datasets.

For the third objective, using the simulated dataset and based on our experiment on the second objective, we investigated the different motion patterns between males and females. The research will offer a general solution that does not require additional imaging modality while providing an accurate motion prediction and estimation. The methodologies to achieve these objectives are based on deep learning algorithms by first extracting motion features from the images and tracking these features.

We believe that learning-based approaches can pave the road for better assessment of cardiovascular motion and radiation dose reduction for the patients and staff. Thus, in this thesis, we have applied deep learning methods to facilitate the desired less-invasive cardiac interventions.


identifier: Omrane, Mohamed Ahmed  (2022). Élaboration et caractérisation des nouveaux mélanges poudre-liant à basse viscosité pour l'impression 3D.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
extrusion de matière
fabrication additive
impression 3D
rhéologie
poudre métallique
liant
mélange

abstract: La fabrication additive par extrusion de matière est une technologie récente dans la fabrication des pièces polymériques, céramiques, métalliques et même composites. Après son succès dans la fabrication des pièces à base de polymère, elle était introduite pour les autres matériaux sous plusieurs formes, parmi eux l’impression 3D par extrusion de matière à base de piston. Cette technique favorise comme la majorité de celle de la fabrication additive, la production des pièces de géométrie complexe à un cout très faible en comparaison avec d'autres méthodes de fabrication traditionnelle et ce spécialement pour les pièces à faible densité de production, d’autre part, elle favorise le prototypage de pièces obtenues par le moulage par injection, métallique ou céramique, avec des propriétés similaires. La première étape dans cette technologie de fabrication est la formulation d’un mélange adéquat pour l’impression fournissant ainsi les meilleures propriétés après la phase de déliantage et de frittage. L’étude du comportement rhéologique d’un mélange en impression 3D est donc cruciale pour l’obtention des pièces avec des formes et des dimensions exactes, ainsi pour le processus en termes de température et paramètres d’impression sera optimisé. Le choix des proportions des liants et la quantité de poudres ont un impact sur les propriétés du produit final, et sur la phase de déliantage et de frittage. Dans ce contexte, l’objectif de ce projet est d’étudier l’impact des liants et leurs proportions sur le comportement rhéologique des mélanges à base d’acier inoxydable dédiés à l’impression 3D par extrusion de matière. Pour atteindre ces objectifs, la stabilité et la répétabilité des mesures de viscosité ont été effectué, ensuite l’influence de l’EVA, de la charge solide et de la température ont été mesurée. Finalement, des impressions à trois (3) températures (75°C, 85°C, 95°C) d’un mélange à 65 vol. % de chargement solide de poudre, 23 vol.% de cire de paraffine (PW), 10 vol.% d’éthylène-acétate de vinyle (EVA) et 2 vol.% d’acide stéarique (SA) ont été réalisé pour déterminer les meilleurs résultats de mise en forme. Les analyses des expériences réalisées ont démontré l’effet de la composition du liant et de la température sur le comportement d’écoulement des mélanges évalués, elles ont également aidé à définir que pour chaque mélange il existe un chargement solide critique à respecter, le pourcentage volumique d’EVA doit être bien sélectionné pour que les dimensions et la forme du produit à imprimer soient fiables aux modèles conçus. Pour les pièces imprimées, les résultats ont confirmé l’influence de la température sur la qualité du produit, plus précisément sur la coalescence et l’adhésion des couches. Une température de 85°C définit la meilleure température d’impression pour le mélange imprimé après validation par simulation numérique du taux de cisaillement en combinaison avec les paramètres de l’imprimante.


identifier: Sarani, Elmira  (2022). Proposition of an integrated framework for reducing communication barriers between research & development and marketing departments.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
R&D et relations marketing
exigences client (CR)
exigences techniques (TR)
QFD
AHP
CBR
transfert de connaissances
barrières de communication

abstract: Collaboration within a company between the Research and Development (R&D) and marketing departments impact the success of the multifunctional New Product Development (NPD) process. In this multifunctional process, several activities have been carried out by these two professional teams who have different knowledge experiences, languages, and cultures. For decades, several scientific research have been conducted to facilitate the coordination between the R&D-marketing teams to eliminate barriers in their relationships. Conventionally, the Quality Function Deployment (QFD) method has been employed as an effective tool to drive the design and production process to satisfy customer needs. However, some empirical studies have tried to use various design methods in order to increase the effectiveness of decision-making in NPD regarding different requirements and alternative options. To solve this problem, scientists have proposed integrating the QFD and Analytic Hierarchy Process (AHP) approaches. Accordingly, the introduced QFD and AHP strategy has translated the Customer Requirements (CRs) to Technical Requirements (TRs) and ranked them to choose a proper candidate solution. Although by using QFD-AHP extension approach qualitative data will be translated to quantitative one, there are a few remaining issues. Through this methodology, analysis procedure is accomplished subjectively as the experience of the designers and engineering teams and only based on current customers’ demands. In addition, as human judgment could be imprecise, success in understanding potential customers needs will not be guaranteed. Therefore, this thesis attempts to put forward an integrated approach to develop the process of information transfer between R&D and marketing personals in an efficient manner. In order to better to reuse past experiences we develop a theoretical sequential hybrid system model through combining QFD-AHP and Case-based Reasoning (CBR) methodology. Thus, Voice of Customer (VOC) will be analyzed, and communication barriers will be also investigated from a knowledge management perspective. Hence, to accurately predict failed design ideas and eliminate problematic solutions, CBR will be employed in the early stage of product planning design through this integrated framework. This will be done by extracting previous experiences using a case base approach and providing the closest suggested solutions efficiently. In this regard, a case study was executed to assess the effectiveness of the proposed integrated framework system. The product example is bicycle locks for selecting suitable design ideas regarding user needs. The result will lead to a product's design that should satisfy most of the CRs. Indeed, utilizing CBR methodology enables QFDAHP sub-systems to evaluate decisions by receiving feedbacks on the performance of selected solutions. Overall, the proposed integrated framework intends to reduce communication barriers between research & development and marketing departments.


identifier: Fourmont, Paul  (2022). Development and applications of various BiFeO3 structures for fabrication of high-performing devices using industry-ready technologies.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
BiFeO3
réactions photoélectrochimiques
membranes non colloïdales
nanofibres
hétérojonctions
thermistances

abstract:
Production of cleaner energy and the treatment of more and more toxic wastewater are probably the two main challenges humanity will face in the decades to come. Even though tremendous efforts are deployed to bring tangible answers to those problems, a lot of investigations are still needed to find optimal solutions. Among those, ceramic materials and more precisely oxide perovskite are of huge interest. Due to its singular crystalline structure, bismuth ferrite or BiFeO3 (BFO) is today one of the most studied oxide perovskites. In fact, BFO is a unique multiferroic material as it possesses both ferroelectric and ferromagnetic ordering within the same phase at room temperature. Some coupling effects between both orders have also been demonstrated and most of them are still under intense theoretical and experimental investigations. Despite such endeavors, commercial devices based on BFO are still scarce.

The framework of this doctoral thesis aims to contribute to the advancement of devices based on bismuth ferrite. In particular, this thesis focuses on the development of BFO nanofibers and powders to fabricate high-performing devices.

Following an extensive review of the literature about BFO, we first identify sun-based technologies such as photoelectrochemical water-splitting for production of cleaner energy and photocatalysis for better treatment of wastewater. Then, we fabricate devices using industry-ready technologies such as electrospinning and screen printing to facilitate the integration of BFO. As a result, we create various photocatalytic cells based on BFO nanofibers and particles involving smaller material quantities than previous literature reports. The fabrication methods also enable the syntheses of colloidal-free catalysts, which allow live and automated tracking of the pollutant concentration. This strategy holds great promises to bypass the need for catalyst collection of the treated leachate.

For the second part of this thesis, we work toward the integration BFO powder as a highperforming thermistor for the printed circuit board technology. Using screen printing as a deposition method, we report highly reproducible and sensitive thermistors. By mixing and adjusting the graphene quantity added to the BFO powder, we enable room-temperature assessment. We also achieve the highest sensitivity reported for graphene-based printed thermistors for such a large range of operating temperatures.

Overall, this thesis yields a favorable way to achieve high-performance devices based on various BFO structures using industry-ready technologies.


identifier: Loubert, Arthur  (2022). Évaluation de l’effet de la spatialité sur la performance environnementale du recyclage des bouteilles de PET.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
PET
recyclage
spatialité
bilan d’émissions
acteurs
transport
mix électrique
redistribution

abstract:
Le recyclage est une méthode de gestion en fin de vie des matières en pleine expansion. Elle permet notamment l’utilisation de matières premières secondaires, issues de transformations et évite par la même occasion un recours systématique à l’extraction de matières premières primaires. Les boucles de recyclage impliquent néanmoins d’intégrer des processus de transformations différents de ceux rencontrés dans la chaîne de valeur initiale et des distances supplémentaires pour les relier. L’efficience de ce bouclage repose, en partie, sur ces distances, mais également sur d’autres caractéristiques intrinsèques du territoire, comme le mix électrique. Il existe cependant peu d’études qui font le lien entre le recyclage et les paramètres spatiaux et qui mesure l’impact des caractéristiques territoriales sur la performance d’une filière complète. Chaque procédé, qu’il transforme ou non la matière, est pris en compte et participe au bilan total des émissions de gaz à effet de serre (GES).

L’objectif de l’étude est de mesurer l’influence des caractéristiques territoriales sur la performance environnementale de la filière de recyclage des bouteilles de PET à l’échelle de l’Amérique du Nord (Canada et États-Unis). L’indicateur principal utilisé pour cela est la quantité de CO2 équivalent émise par bouteille (500 mL ; 26 g de PET) tout au long de sa chaîne de valeur. La démarche méthodologique a permis de répondre aux trois sous-objectifs de recherche suivants : (1) cartographier l’ensemble des acteurs, (2) exprimer les flux de matières de bouteilles de PET actuels ainsi que les indicateurs environnementaux choisis, en fonction d’une situation de base, et (3) évaluer la performance d’alternatives élaborées en regard des spécificités territoriales.

L’étude a montré que le transport n’est responsable que de 0,2 % des émissions de GES imputées à l’ensemble de la chaîne de valeur. À l’inverse, le mix électrique, autre caractéristique spatiale des territoires a une influence plus significative sur l’indicateur d’émissions de GES. Certaines alternatives de redistributions des flux de matières, à destination de régions à faible mix électrique, ont permis d’abaisser la quantité de CO2 équivalent émise par bouteille de plus de 95 %, alors que dans le même temps, les distances de parcours des flux ont augmenté de 573 km (soit 143 %). Cependant, dans le cas où le mix électrique est faible, l’impact du transport dans le bilan carbone n’est plus négligeable. Au Québec, le transport compte pour plus de 5 % de l’empreinte carbone d’une bouteille de PET.

La méthode développée se présente comme un outil d’aide à la décision dont le but est de permettre la prise en considération des disparités territoriales et la mise en lumière d’opportunités environnementales.


identifier: Useche, Jesus  (2022). Hot mix asphalt volumetric optimization using artificial intelligence.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: enrobés

subject: conception volumétrique

subject: optimisation

subject: intelligence artificielle

subject: réseaux de neurones profonds pour la conception des enrobés

abstract:
The empirical procedure of HMA volumetric design requires time and effort. This procedure is a common practice when adjusting the job formula due to eventual changes in aggregates and binder properties imposing upon asphalt plants. This empirical method is based on gradation specifications limits in which correlations between the desire state of voids and aggregate gradation remain unclear, thereby producing a material (HMA) with uncertain performance at which validation test is essential.

This work compares 4 gradation factors in which aggregate gradation is quantified as a number. This evaluation permits knowing which gradation factor has the highest correlation with HMA volumetric properties, thereby reducing the endeavor implied in the empirical design due to a simple calculation of the factor could produce an effective estimation of volumetric properties.

This study applies deep neural networks (DNNs) based on supervised machine learning method to predict two volumetric properties: 1) the maximum specific gravity (Gmm) which is obtained by running the Rice test and 2) the bulk specific gravity (Gmb) in which the aggregate packing is compacted when SGC test is applied, and asphalt binder content produces bulk density changes at the same level of energy compaction for the same aggregate blend. These neural networks are built based on aggregate and binder properties as input variables and HMA volumetric properties as output variables. These DNNs are training to use raw data collected from the Long-Term Pavement Performance (LTPP) database. This research explores how to accurately establish links between aggregate and binder properties with HMA volumetric properties (Gmb and Gmm).

A strong correlation was found between the aggregate volumetric property Gsb and Gmm prediction. Moreover, the generalization of the Rice test phenomenon to adequately predict Gmm using DNNs could allow designers to precisely estimate the HMA volumetric property (Gmm), thus avoiding running this test to calculate the volumetric values.


identifier: Jamshidi, Maryam  (2022). Online tool condition monitoring implementation using fractal analysis.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
fraisage
surveillance de l'usure des outils
efforts de coupe
courant électrique
analyse fractale

abstract:
Milling is a high-performance technology, which makes it possible to efficiently machine complex shaped surfaces. The quality of the machined component is directly influenced by the condition of the milling cutter. It is essential to monitor the cutting tool condition during the machining process in order to control the quality of the machined part and avoid equipment downtime. Real time tool condition monitoring is a pillar of intelligent manufacturing, especially in the highly automated production lines. The objective of monitoring technique is to send a warning before tool wear reaches a certain threshold to avoid degrading the finished surface and losing the final part's dimensional accuracy. An integrated tool condition monitoring system with minimal processing time and expertise is one of the crucial areas that require further investigation. In the present study, indirect method of tool condition monitoring has been developed in order to monitor tool condition in real time and respond quickly as needed. This method is performed by correlating relevant sensor signals to the tool wear states. In this study, sensors that did not interfere with the cutting process were used. Motor-related parameters were also introduced as the ideal choice due to their high sensitivity to cutting conditions and the avoidance of a pause during machining. Cutting forces and electric current signals related to the spindle during machining were found to be highly responsive to cutting conditions and to properly represent changes in tool condition. In this study, the spindle electric current signal was acquired using the internal sensor of the machine tool through a static synchronized action programming.

In order to extract significant characteristic features of the signal, probability statistics theory may not be accurate enough to study tool wear when the evolution process exhibits a chaotic characteristic. The Chaos theory addresses this unpredictability in a system, and it uses fractal parameters to forecast any change in signal shape. In the present study, fractal analysis was introduced as an effective decision-making strategy with less processing time and expertise to extract information from the signal. Different machining operations and materials were conducted to validate this tool condition monitoring method. Orbital drilling, trimming and contour milling were used to machine a multi-material stack (titanium alloys (Ti6Al04V)/ Carbon Fiber Reinforced Plastics (CFRP)), a CFRP material as well as the AISI 5140 steel material. Fractal analysis was applied to the cutting force and spindle electric current signal to predict any unexpected turbulence in the signal and to establish a single value in the machine tool as a warning before tool wear becomes severe. The effectiveness of fractal analysis as a decision-making method in tool condition monitoring was demonstrated in this study.


identifier: Mansur Rodrigues Filho, Jorge Franklin  (2022). Feasibility of ultrasonic phased array inspection on as-forged components.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
essais ultrasonores multiéléments
TFM
FMC
pièces complexes
robotisation

abstract: In the context of ultrasonic inspection of aircraft engine components, this work investigates the feasibility of performing ultrasonic non-destructive testing on as-forged parts. In partnership with Pratt and Whitney Canada (P&WC), a case study on fan disk forgings that require an extremely high inspection standard was proposed. Therefore, the challenging ultrasonic inspection of parts with complex geometries was researched and developed in three complementary works. First, the reliability of the total focusing method (TFM) applied to specimens with concave and convex profiles was studied in terms of the probe standoff. Artifacts with high amplitude and resolution loss occurred at some profile-standoff combinations. So, a probe standoff optimization method (PSOM) was introduced to mitigate such effects. As a result, considerable TFM improvements were demonstrated at the optimal standoff. The TFM image of a convex specimen had its array performance indicator (API) improved and the signal-to-artifact ratio (SAR) gained up to 13 dB. Lastly, the image under a concave surface gained up to 33 dB in signal-to-artifact ratio. The second study aimed at optimizing the imaging of defects below parts with concave surfaces. A beamforming strategy was proposed to mitigate the poor ultrasound penetration problem. In this method, the refraction was compensated by focusing the ultrasonic beam on points on the specimen’s surface. Using fewer transmissions, the beam computation showed a gain of 12 dB per transmission, and the imaging of a 1 mm side drilled hole presented an improvement of approximately 11 dB in signal-to-noise ratio. The third article presents a novel global TFM (gTFM) to scan a complex specimen representing an aerospace disk forging mock-up. This specimen contained 30 side-drilled holes as sensitivity targets and a profile geometry comprised of multiple concave and convex surfaces. This study combined both previous works through a digital twin of the inspection to optimize the scan plan. Moreover, the ultrasonic phased array probe was scanned around the specimen using a robotic arm, and all acquisitions were combined to generate the global TFM images. The comparison of different scan plans showed that the optimal one, with the probe position adapted to the surface profile, resulted in the sharpest image of the SDHs. This represents a 40% increase in the mean contrast-to-noise ratio (CNR), a 70% reduction in position error (only 0.1mm), and a 33% reduction in the array performance indicator (API). The inspection coverage was efficient, with only seven probe positions needed to depict the complete cross-section of the specimen. Finally, the results of the research on P&WC forgings are presented. The Ni-alloy was characterized and assessed using standard and phased array ultrasonic testing. Then a bore inspection using TFM was proposed and validated as an alternative to increase the inspection sensitivity. A flaw caused in manufacturing was evaluated and sized using a CT scan, standard ultrasonic testing, and TFM. The latter presented the best results with a size error below 10%. To complete the study, an experiment for comparison of sensitivity was designed for P&WC.


identifier: Bouzid, Sofiane  (2022). Analyse des contraintes des assemblages boulonnées en composites et polymères.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject: matériaux orthotropes

subject: réservoirs sous pression en PRF composite

subject: ASME Section X

abstract:
Depuis déjà plusieurs années les brides métalliques se font remplacer de plus en plus par des brides fabriquées avec des matériaux en plastique renforcé de fibre (PRF) dans les secteurs publics et industriels. Cependant, les normes et standards sont relativement récents et sont basés sur ceux développés pour les métaux. Les composites sont des matériaux anisotropiques complexes qui ne fonctionnent pas selon les mêmes règles que les métaux. Présentement, le dimensionnement et le calcul des brides en PRF de la section X de l’ASME Boiler and Pressure Vessel Code sont basés sur ceux de la section XIII sans considération au comportement du matériaux FRP et sans vérification de l’intégrité structurelle adéquate.

Alors que la plupart des études se concentrent sur des brides et des classes NPS spécifiques, cette étude examine les différents paramètres de toutes les classes et tailles de brides suggérées de la section X du code ASME. Les brides en PRF ont une collerette cylindrique et sont utilisées avec un joint en feuille qui s’étale sur toute la surface plane de la bride. Une analyse de l’intégrité structurelle et de l’étanchéité de ces brides est menée en tenant compte de l’impact sur des régions de discontinuités, la rotation des brides, la flexibilité du joint et des boulons qui ne sont pas prises en compte par le code ASME.

L'étude a été menée sur des brides du tableau RD-620.1 de la section X de l'ASME, comprenant les diamètres nominaux NPS de 1 à 48 et les classes 25, 50, 75, 100, 125 et 150. L'analyse paramétrique met en évidence les brides critiques en plastique renforcé de fibre de verre (PRF) fabriquée sous forme de stratifiés de résines d'ester vinylique et de divers types de renforts en fibre de verre.

Cette étude démontre qu’il y a un souci avec les brides des classes inférieures présentées dans le code ASME BPVC Section X et particulièrement la classe 25 pour laquelle les rotations et les contraintes sont relativement plus élevées que les classes 50 à 150. Cette étude couvre une variété de cas différent de taille de bride et pression selon le code de la Section X et des analyses par éléments finis et expérimentaux aideraient grandement à la validité des résultats. Plusieurs facteurs pourraient solidifier l’étude tels que prendre en considération l’optimisation des fibres et la courbure des fibres entre la collerette et l’anneau.


identifier: Sciard, Magdeleine  (2022). Développement d’un système de mesure automatisé pour la caractérisation acoustique de matériaux en laboratoire et en milieu de travail.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
coefficient d’absorption
champ acoustique diffus
matériaux absorbants
automatisation

abstract:
Les travailleurs sont exposés à des bruits trop forts sur leur lieu de travail, ce qui peut impacter leur santé et leur sécurité. Des phénomènes comme de la perte d’audition, de la surdité, des acouphènes, du stress ou encore du manque de sommeil peuvent survenir. Il existe ainsi une réelle nécessité de caractériser la propagation du bruit et de développer des solutions afin de diminuer l’impact du bruit sur la santé et la vie des travailleurs.

Pour ce faire, il existe plusieurs solutions de réduction de bruit, dont le contrôle de la propagation des ondes acoustiques. Il est par exemple possible d’insonoriser les locaux afin de réduire cette propagation. C’est dans ce cadre que s’inscrit mon projet de recherche et plus particulièrement sur la mise en œuvre d’une nouvelle méthode de caractérisation des matériaux absorbants.

En effet, pour choisir des matériaux absorbants efficaces pour un local donné, il est important de connaître ses propriétés acoustiques pour des champs d’excitation se rapprochant de ceux auxquels ils seront soumis une fois installés. Cependant, il n’existe que deux méthodes normalisées à ce jour : celles du tube d’impédance et de la chambre réverbérante. Ces méthodes sont limitées : elles s’effectuent dans des conditions éloignées de la réalité et demandent des conditions de montage spécifiques des échantillons et de l’environnement. De plus, la méthode de chambre réverbérante est difficile à mettre en oeuvre, est peu répétable et ainsi, elle reste longue à réaliser et coûteuse.

C’est pourquoi une nouvelle méthode, plus robuste et plus proche des conditions réelles, a été développée : la méthode de synthèse de champ (Robin, Berry, Doutres & Atalla, 2014; Robin, Amédin & Berry, 2018; Robin et al., 2019). Le principe est de déplacer une source acoustique le long d’un plan parallèle à la surface du matériau à caractériser, de générer un signal en chaque point et d’acquérir les pressions acoustiques reçues par deux microphones, centrés au-dessus du matériau. Cela permet par la suite de remonter au coefficient d’absorption en synthétisant un champ acoustique complexe. Cette méthode connaît cependant des limites en basses fréquences, provenant des incertitudes de positions des points de source et des microphones ou du modèle d’ondes sphériques simplifié. C’est pourquoi l’idée de développer un banc de test automatisé est apparue et de proposer une nouvelle méthode utilisant un modèle de champ acoustique plus précis (le modèle d’Allard). Cette méthode est développée par l’Université de Sherbrooke dans le cadre du projet global financé par l’IRSST.

Mon projet a pour but d’automatiser un banc de test afin de limiter les erreurs et incertitudes de mesures et leur propagation dans les résultats. Pour cela, j’ai d’abord réalisé la conception, la fabrication et l’automatisation du banc de test. Celui-ci comprend une interface utilisateur et plusieurs codes permettant le déplacement de la source acoustique, la génération et l’acquisition de données, le traitement du signal et le post-traitement des données. Ensuite, la validation de la nouvelle méthode proposée sur banc a demandé d’effectuer des mesures de référence en tube de Kundt, petite cabine alpha et en chambre réverbérante et de caractériser les paramètres macroscopiques des cinq matériaux à l’étude afin d’alimenter des modèles théoriques, sources de comparaison.

Les résultats obtenus sont encourageants. Le déroulé des mesures, qui comprend le montage de l’échantillon et des microphones, est plus simple que la méthode précédente. Les résultats issus de la nouvelle méthode de post-traitement montrent une amélioration en basses fréquences, malgré quelques oscillations, provenant de réflexions parasites par des éléments du banc de mesure.


identifier: Bigot, Lilian  (2022). Modélisation numérique des phénomènes se déroulant lors de l’inflammation initiale du mélange dans un moteur à allumage commandé.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
décharge électrique
modélisation 3D
inflammation
transfert de chaleur
énergie de décharge

abstract:
La décharge électrique générée par une bougie d’allumage est un phénomène complexe étudié de manière expérimentale et numérique à partir de la fin du XXe siècle bien que son principe soit utilisé dans les moteurs à allumage commandé dès son invention dans les années 1860. Les premières études numériques sont peu détaillées et sont restreintes par une utilisation limitée des modèles 1D et 2D. Plusieurs dizaines d’années de modélisation plus tard, le phénomène est mieux compris et exploité afin de réduire les émissions polluantes et optimiser au mieux les paramètres influençant la décharge et l’inflammation qui s’en suit. Les améliorations des techniques de calcul permettent désormais de développer des modèles plus complexes en 3 dimensions afin d’étudier les zones encore mal comprises des décharges électriques.

Cette étude a pour objectif de modéliser une décharge électrique et l’inflammation initiale du mélange qui s’en suit. Les équations de Navier-Stokes dans le cadre d’un écoulement compressible, laminaire et instationaire sont résolues par un modèle numérique réalisé avec le logiciel Star-CCM+.

Afin de créer le modèle de décharge complet qui est utilisé pour l’étude de l’inflammation, un modèle plus simple est tout d’abord conçu afin de déterminer les paramètres d’un maillage permettant la modélisation de la décharge. Un modèle simple de décharge utilisant le front de flamme de la combustion du méthane dans l’air est ensuite utilisé afin de valider le maillage choisi. Un tout nouveau modèle de décharge basé sur l’expansion d’un cylindre de dépôt d’énergie entre les électrodes est ensuite développé. Différents transferts de chaleur à la bougie d’allumage sont ensuite testés et comparés durant une décharge. La condition de transfert de chaleur alliant condition adiabatique et isotherme permet d’obtenir les résultats les plus convaincants au regard de la forme et du développement de la flamme mettant en évidence l’importance de la vorticité et des vortex d’écoulement dans la formation de la flamme. De plus, le modèle de décharge présenté dans ce mémoire est confronté avec un modèle plus classique de cylindre de dépôt à géométrie constante. Enfin, des décharges de niveaux d’énergie différents sont testées afin de comprendre le rôle des intensités d’écoulement sur la structure de la flamme. Il en est conclu qu’une décharge plus énergétique accélère le développement de la flamme, mais intensifie également la vorticité en sortie des électrodes.


identifier: Siala, Nourhene  (2022). Évaluation de l’utilisation de l’énergie photovoltaïque directe pour le chauffage et l’éclairage des serres agricoles.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
culture en serre
énergie photovoltaïque direct
photopériode
éclairage
chauffage
bilans de chaleur et d’électricité
géométrie solaire
autonomie alimentaire

abstract:
Le secteur de la serriculture croit à un rythme accéléré pour faire face à l’augmentation de la demande de nourriture et pour faire progresser l’autonomie alimentaire. Plusieurs types de serre ont été développés pour augmenter la production comme la serre verticale et opaque qui assurent une période de culture sur toute l’année avec une quantité de récolte plus élevée grâce aux étages de cultures superposés.

Les producteurs se tournent vers l’utilisation des sources d’énergie renouvelable reconnues par leur faible empreinte environnementale pour moderniser leurs installations, réduire les émissions de gaz à effet de serre et diminuer les couts de chauffage, d’éclairage et tout autre appareil de gestion du climat. Parmi ces énergies renouvelables, l’énergie photovoltaïque a gagné un grand intérêt dans les serres agricoles puisque c’est une source inépuisable et propre avec un cout de panneaux de moins en moins onéreux.

Dans ce mémoire, un modèle qui permet de calculer le besoin en chauffage et éclairage d’une serre transparente et opaque, de dimensionner le système photovoltaïque direct alimentant le système d’éclairage et de chauffage est développé. Le modèle se base sur un ensemble de données d’entrée saisies par l’utilisateur qui sont les données météorologiques horaires, les conditions de culture, les propriétés de la serre, du système photovoltaïque et des lampes d’éclairage. Des simulations ont été lancé en variant les données d’entrées pour comparer le besoin en chauffage et éclairage de plusieurs types de serre, positions géographique, types de culture et nombre d’étage. Essentiellement, le modèle permet d’évaluer l’intégration du système photovoltaïque sans et avec l’alternance des étages de cultures en analysant le taux d’utilisation de l’énergie photovoltaïque produite et le pourcentage de l’énergie tiré du réseau, de déterminer la photopériode et le nombre de panneaux à installer permettant d’avoir la moindre consommation ou d’avoir un taux d’utilisation de l’énergie photovoltaïque le plus élevé.


identifier: Nourmohammadi, Reza  (2022). An on-chain governance model based on particle swarm optimization for reducing blockchain forks.  Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
les chaînes de blocs
ethereum
sharding
degré de validation
gouvernance en chaîne
fork
optimisation des essaims de particules
EIP-1559

abstract:
Blockchain technology has emerged as one of the most promising technologies of the past few years. However, it has encountered a number of challenges, including forks and low processing rates when compared to other payment systems. It is a natural process for most public blockchain systems to fork over time since forks are a natural part of the process. In order to resolve these issues, the side fork transactions will be discarded during chain reorganization (reorg) after these issues have been resolved. As a result of the requirement for clients to wait for more confirmations before being able to complete transactions, there is a slight delay in the process. The probability of a blockchain network forking to the greatest extent possible should be reduced as much as possible. This will improve the security, speed, and efficiency of the blockchain network. To the greatest extent possible. Understanding the behavior of blockchain systems is crucial to optimizing parameters. In this reserach, we propose a novel fork model that incorporates previously unconsidered parameters, such as the network delay and degree of validation. We have conducted a series of experiments using a blockchain simulator on the Ethereum network and the EIP-1559 specification to verify the validity of our proposed method. It is less likely that a fork will occur if the validation degree is decreased and the marginal cost of the miners is increased (as in EIP-1559). This part indicates that the probability of a fork occurring is reduced by approximately 10%. Further, the experimental results demonstrate that our method is highly accurate in predicting forking probabilities.

By developing sharding, we were able to address the problem of low processing rates, but it also enhances the scalability of the network by making it more efficient. There are still some questions that need to be answered, however, regarding the impact of this on the likelihood of a fork. The second objective of this thesis is to determine whether adding new shards to a blockchain impacts the likelihood of forks in that blockchain as a whole. As a first step towards achieving this goal, a new simulator that facilitates simulation of sharded networks has been developed as a first step towards achieving it. We then examined the impact of sharding on the occurrence of forks as a result of sharding. There have been a number of experiments conducted on two EIP-1559 enabled networks, each with 60 and 120 nodes, in which a number of experiments were carried out. As a result of adding one shard, it has been found that 60% of the orphan blocks are reduced on average when one shard is added. Furthermore, we present a model that reduces forks by 23% and 15%, respectively, when there are 60 or 120 nodes in the network.

The processing speed of blockchain networks is one of the most significant disadvantages associated with these networks. In order to achieve this, it may be necessary to implement sharding, which is capable of solving this problem. This will lead to an improvement in the scalability of the network as a result. It was difficult to determine how the sharding process might impact the likelihood of forks arising as a consequence of the sharding process in the current study.

In the third part of this thesis, we performed a number of experiments using 120 nodes on the network EIP-1559 to achieve this objective. Our analysis indicates that adding a shard to the system results in a 60% reduction in the number of orphan blocks. There has also been the development of a novel on-chain governance model that uses particle swarm optimization in order to reduce the likelihood of forks between different shards. Based on the results of our study, we are confident that the proposed on-chain governance model reduces the risks associated with forking and maintains a positive user experience.

As a contribution to public blockchains, the thesis provides an adaptive blockchain with learning capabilities. Consequently, there will be a reduction in the likelihood of forks occurring, leading to a more scalable blockchain architecture. Based on the local data inputs that networks receive, this solution enables networks to learn the optimal configuration. Based on the experimental results, the proposed solution has demonstrated better performance and scalability than the current state of the art.


identifier: Raddaoui, Manel  (2022). Étude et validation en temps réel d'une stratégie de contrôle innovante basée sur un système photovoltaïque pour le contrôle et la gestion d'un chargeur de voiturette électrique.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
ANN-MPPT
gestionnaire de puissance
logique floue FLC
système photovoltaïque
ombrage partiel
Matlab/Simulink

abstract:
Dans ce travail, le système autonome étudié est dédié aux stations de charge des voiturettes électriques des terrains de Golf qui se composent des panneaux photovoltaïques, un convertisseur élévateur CC-CC, un convertisseur abaisseur-élévateur et une batterie. Les performances de ce système sous deux configurations centralisée et décentralisée ont été étudiées. La limite de l’algorithme de suivi de puissance maximale conventionnel P&O sous différentes conditions d’éclairement a été identifiée. Afin de minimiser les effets néfastes de l’ombrage partiel sur le système PV, le convertisseur élévateur CC-CC est contrôlé à l'aide d’un nouvel algorithme MPPT basé sur le réseau de neurones pour extraire la puissance maximale produite des panneaux PV. La commande du contrôleur abaisseur-élévateur CC-CC, qui est associé à la batterie, pour la régulation du bus CC a été développée à l’aide de la logique floue. En vue de leur comportement stochastique, la production de l’énergie solaire engendre un déséquilibre dans un système photovoltaïque, ce qui requiert un gestionnaire de puissance qui contrôle l’écoulement de la puissance. Cet algorithme de gestion a été conçu avec Stateflow. Les performances de la configuration proposée et leur contrôle stratégies ainsi que son gestionnaire de puissance ont été validés par simulation et en temps réel au laboratoire.

Les résultats obtenus sous différentes conditions comme l’ombrage et la variation de la charge offrent des performances convenables.


identifier: Le Bras, Linh-Aurore  (2022). Comparaison entre la fusion laser sur lit de poudre et l’usinage pour la fabrication d’implants du fémur proximal en acier inoxydable 316L.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
fabrication additive
implant
essais en flexion
essais en fatigue
rugosité
coûts
délais

abstract:
Les déformations coxa vara et coxa valga sont des anomalies de la hanche décelées chez les enfants et dont les traitements font intervenir une plaque de correction osseuse suite à l’ostéotomie. Majoritairement composées d’acier inoxydable 316L, les plaques sont usinées jusqu’à leur forme finale. Ces plaques brisent majoritairement au cours des 3 mois suivants la chirurgie, le temps de la consolidation de l’os, d’où l’importance du choix d’un alliage d’une bonne résistance.

L’avènement de la Fusion Laser sur Lit de Poudre (FLLP) propose à l’industrie une alternative à l’usinage, en mettant en forme de la matière par méthode additive et non plus soustractive. Cette technologie présente des enjeux différents de l’usinage, mais l’industrie biomédicale s’y intéresse par la possibilité de personnalisation de pièces, des propriétés mécaniques intéressantes et comparables aux méthodes traditionnelles, comme l’usinage.

Le projet est né de la collaboration entre le Laboratoire sur les Alliages à Mémoire et Systèmes Intelligents (LAMSI) de l’École de technologie supérieure de Montréal et l’entreprise Pega Medical basée à Laval. En premier lieu, l’étude s’est concentrée sur la caractérisation de l’alliage de 316L imprimé. La caractérisation de l’alliage a permis de déterminer les paramètres de fabrication optimaux, les post-traitements à suivre, la densité des pièces, les propriétés en traction uniaxiale, la microstructure. Toutes ces données ont été extraites pour comparer les deux procédés dans le cadre de l’utilisation de la plaque de correction. Il s’avère que la résistance en fatigue des plaques imprimées (SR) testées dans une configuration adaptée de la norme ASTM F384 est meilleure que celle des plaques usinées, elles survivent à un nombre de cycles plus important et à un plus haut niveau de charge, du fait de la résistance et de la ductilité élevées, liées au procédé de fabrication. En contrepartie, la fabrication est plus onéreuse et requiert davantage d’étapes, donc de temps de fabrication.


identifier: Legault, Julien  (2022). An empirical investigation on the prevalence, impact, and manifestation of rework commits in the merge requests mechanism.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
rework commit
code rework
DevOps
demande de fusion

abstract:
The overall driving motivation behind DevOps is to continuously provide value to customers. One benefit of DevOps that is of particular interest to our industrial partner, is accelerating the flow of development through the reduction of the lead time of various phases of the software delivery process. To keep the continuous improvement process going, we needed to focus on means of improving the DevOps flow, such as improving detection of bugs as soon as possible in the review process.

The goal of this research is to help improve the review process. To accomplish this goal, we provided a first overview of the code review process of our industrial partner by looking at rework commits in the submitted merge requests (MR) to detect possible issues earlier in their CI/CD pipeline. The emerging research questions are studied for this purpose: RQ1.: What is the distribution of rework commits across MR at Kaloom? RQ2.: How does effort related metrics change with the number of rework commits? RQ3.: How does the variation in the number of files associated with an MR affect the number of rework commits?

Our findings shows that the number of MR with multiple reworks is continuously increasing, and we suggest the need for approaches to reduce rework for a smooth integration process. Rework can have a significant impact on the MR lead time and can sometimes be attributed to missing file dependencies or way of working with GitLab. For MR with more than eight rework commits, a median of 5 missing files was found, suggesting the need for better identifying missing dependencies before opening merge requests.


identifier: Prud’Homme, Vincent  (2022). Transformation numérique : Méthodologie de conception et d’intégration d’un jumeau numérique d’une chaîne d’approvisionnement.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
transformation numérique
industrie 4.0
jumeau numérique
innovation
architecture des systèmes
big data
chaîne d’approvisionnement
simulation
apprentissage machine

abstract:
L’Industrie 4.0 est une révolution industrielle qui force les entreprises à être innovantes et d’effectuer la transformation numérique de leurs opérations manufacturières ou de service. Cette transition vers le numérique introduit de nouvelles technologies comme l’IIoT, l’intelligence artificielle, l’infonuagique, l’intégration et la connectivité entre les systèmes, la cybersécurité, le big data et les jumeaux numériques. Bien que plusieurs secteurs industriels soient en pleine transformation et que plusieurs questions ne sont toujours pas répondues au sujet de ce concept qu’est l’Industrie 4.0, celle-ci porte un gage permettant un contrôle et une organisation plus efficace de la chaîne de valeur. En plus, ce concept a le potentiel d’apporter des avantages significatifs comme la réduction des délais de fabrication, de maintenance, une amélioration de la qualité et de la performance opérationnelles.

Le jumeau numérique (JN) est une technologie mise de l’avant par l’Industrie 4.0 et celle-ci suscite beaucoup d’intérêt de la part des industriels et universitaires. Il existe plusieurs types et applications d’un jumeau numérique, mais de façon générale, par définition, un JN est un modèle numérique d’un actif ou une entité physique qui s’adapte et évolue en fonction de son homologue. Ce projet de recherche s’intéresse principalement à l’application d’un jumeau numérique d’une chaîne d’approvisionnement à l’aide d’un modèle de simulation et l’apprentissage machine.

Ce mémoire se veut un témoignage de l’expérience acquise ainsi, que des enjeux et problèmes rencontrés durant la conception et le développement d’un jumeau numérique en collaboration avec la firme d’ingénierie SimWell Consulting & Technologies. Ces différents éléments se traduisent dans ce mémoire comme une stratégie de conception et de mise en œuvre. En d’autres termes, ce mémoire est un outil pertinent pour toutes personnes intéressées à développer un jumeau numérique. Cette connaissance permettra de démarrer de nouveaux projets avec une base plus solide et avec moins d’incertitude. Le projet en question s’est déroulé en quatre étapes méthodiques c.-à-d. : (1) Revue de la littérature sur les éléments pertinents au développement, (2) Conception et développement d’un jumeau numérique, (3) Rédaction d’une méthodologie de conception et d’intégration et (4) Validation de la stratégie avec un cas réel.

La méthodologie proposée aborde des sujets comme la validation des opportunités, l’expertise requise, la gestion du changement, la maturité numérique et organisationnelle, l’architecture technologique, le développement de produit, le coût, les risques et les enjeux de conception. L’application de la stratégie à un cas réel en particulier a permis de faire des observations et d’identifier certaines lacunes. Ces recommandations s’appliquent au cas d’étude, mais sont toutes autant pertinentes pour d’éventuels nouveaux projets.


identifier: Vadeboncoeur, Robert  (2022). Démarche d’implantation progressive de la maintenance 4.0.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
maintenance 4.0
IIoT
maintenance prévisionnelle
amélioration continue
implantation progressive

abstract: De nos jours, en plus des coûts directement impliqués, les enjeux de la fonction maintenance sont de plus en plus critiques pour l’entreprise. Bien que prometteuse et attirant l’intérêt, la démarche de maintenance 4.0 reçoit un accueil mitigé en entreprise. Environ 20 % des entreprises s’attendent à mettre en œuvre des solutions à grande échelle d’ici 2022. Leurs dirigeants affirment que l’adoption de solutions IIoT pose de nombreux défis tant du point de vue des ressources humaines, des risques financiers et de la technologie. De plus, seulement 26 % des initiatives IIoT sont considérées comme des succès complets. Ce mémoire présente, dans un premier temps, les différents concepts de la maintenance industrielle incluant la maintenance 4.0. Puis il détaille les facteurs influençant la décision d’implantation. On y observe, entre autres, que le défi des ressources humaines est considéré comme plus important, suivi par les risques financiers. L’aspect technologique arrive en troisième place avec sensiblement moins d’importance. En ce qui concerne les ressources humaines, l’acceptabilité d’un tel projet est cruciale. Selon Johansen (2017), L’IoT et la maintenance 4.0 peuvent sembler être une question de technologie, mais les facteurs humains tels que la culture, l’organisation et le leadership sont essentiels au succès du projet. Un outil permettant d’en évaluer préalablement l’impact est présenté et testé sur un projet d’implantation d’outil technologique. Le positionnement de la maintenance en entreprise est décrit puis certains projets d’implantation technologiques sont analysés. Enfin, un sondage sur la démarche d’implantation proposée a été réalisé auprès des intervenants du milieu. La démarche d’entrée de gamme a été conçue afin de permettre aux équipes de maintenance de débuter et progresser en maintenance 4.0. Elle facilite l’introduction du 4.0 en adressant ses principaux inhibiteurs, dont les facteurs humains et les risques financiers. Cette démarche vise particulièrement les équipes de maintenance des PME, des services externalisés et les projets pilotes avant une implantation majeure. De plus, l’utilisation des capteurs IIoT peut être un apport intéressant pour les processus de résolution de problèmes. Finalement, on propose un rapport prévisionnel soutenant la chaîne de valeur de connaissance. Celui-ci fournit un suivi de l’état des équipements et de l’efficacité des interventions de maintenance. Créé en langage R, il est adapté pour répondre aux besoins de l’entreprise et son niveau de capacités d’analyse.


identifier: Hernandez Borjas, Carlos Enrique  (2022). Design, installation and commissioning of a solar-powered water pumping system.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
pompage d'eau photovoltaïque
communautés isolées
hors réseau
dimensionnement
systèmes d'énergie solaire

abstract:
Water is one of the basic human needs, yet today, 2 billion people in the world experience water stress at least one month of the year. The availability of drinking water is identified as one of the world's major problems. The United Nations have highlighted it as one of the Sustainable Development Goals and many other initiatives followed.

Several technologies exist to solve this problem, now we need the will as a global community to achieve this. One of the possible technical solutions is the widespread implementation of photovoltaic water pumping systems (PVPS). PVPS has the advantage that it can be used in remote locations, is easy to implement and is cost-effective.

The purpose of this study is to design, build, test and compare two complete pumping systems, one with a battery and a second without. Initially, the small-scale systems will be installed and tested at the Héliolab Michel Trottier on the roof of ÉTS. Then, a full-scale system will be designed for later installation and testing, at a real case site.

The results showed that a battery-driven system is more efficient and flexible, while a directdriven system is more economical. Combining the PVPS with a reservoir and adjusting the consumption to the weather condition is advantageous. Winter conditions have an important impact on solar energy production. Remote monitoring the very convenient, especially for stand-alone applications.

The pre-design of a real case application in the sub-Sahara region demonstrated the feasibility of cheaper systems.

It is recommended to improve the control system, design a portable mechanical support for the solar panels and their components, and test under different operating conditions including the use of a reservoir.


identifier: Eiserloh, Clément  (2022). Caractérisation non-destructive de joints collés utilisant des réseaux de neurones convolutives sur des ondes guidées Lamb.  Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

subject:
joints collées
adhésif
caractérisation
réseaux de neurones
convolutions
ondes Lamb
transformée de Fourier

abstract: Il y a une forte sollicitation des industries pour développer des assemblages collés, cette demande est engendrée par les nombreux avantages que peuvent proposer les joints collés. Par exemple, une très bonne résistance aux contraintes mécaniques, la réduction des coûts ou encore l’esthétisme. Cependant, il n’existe actuellement aucune méthode non destructive permettant de garantir et de quantifier la qualité d’un assemblage collé. En effet, les solutions utilisées sont principalement des approches destructives, comme l’application de joint de recouvrement. Ainsi, le but de ces travaux est de mettre en place une méthode capable de reconnaitre le niveau d’adhésion d’un assemblage collé. Pour cela, des acquisitions ultrasonores ont été utilisées, les échantillons ont été excité avec des ondes guidées afin d’obtenir les différents modes. Ensuite, l’analyse des courbes de dispersion propre à chaque assemblage, permet l’identification des paramètres mécaniques. Pour effectuer ce travail, un réseau de neurones a été mis en place, celui-ci se base sur des données simulées d’assemblage collées avec une méthode par éléments finis. Puis il a été testé sur des courbes de dispersion expérimentales afin de déterminer les caractéristiques réelles du joint. L’étude est principalement guidée sur l’estimation du module d’Young, que l’on considère comme une image fiable de la qualité du joint. Premièrement, les résultats sont satisfaisants sur les données simulées, une prédiction du module d’un assemblage est réalisée avec une erreur inférieure à 0,05 % sur l’ensemble de la base de données test. Ensuite, de bons résultats ont été obtenus lors du suivi d’un joint collé pendant son séchage. Enfin, pendant l’inversion d’acquisitions sur cinq joints réels, les estimations ont permis de différencier et de classer ces joints en fonction de leurs propriétés de collage. Dans un premier temps, le réseau n’a pas pu se stabiliser sur des estimations correctes, puis la mise en place d’un double réseau de neurones convolutifs a réussi à identifier la qualité des joints. Ils ont été réalisés par le CNRC qui a une expertise dans ce type de fabrication, et également ils peuvent concevoir des joints volontairement faibles. Ces résultats sont intéressants, mais il faut tout de même rester modéré. Puisqu’il s’agit uniquement de cinq échantillons qui ont la même géométrie, de plus, lorsque la FFT2D estimée par le réseau est superposée à la FFT2D acquise les courbes de dispersion ne se chevauchent pas totalement. Il réside des défauts à basse fréquence. Finalement, l'étude montre qu’il est possible de réaliser l’inversion par réseau de neurones convolutifs d’un joint collé en se basant sur des ondes guidées. Cela fonctionne lorsqu’il s’agit de déterminer des paramètres mécaniques réels, par exemple le module d’Young. Cette étude met en lumière que cela fonctionne sans doute avec des aspects plus abstraits comme la qualité globale du joint.