Traitement des données volumétriques par corrélation virtuelle : Application à l'identification de défauts géométriques en fabrication additive

Processing of volumetric data by virtual correlation : Application to the identification of geometric defects in additive manufacturing

• Auteur / Autrice : Marc-Antoine De Pastre De Bousquet
• Direction : Yann Quinsat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie mécanique
• Date : Soutenance le 30/11/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences mécaniques et énergétiques, matériaux et géosciences (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire universitaire de recherche en production automatisée (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1981-....)
• Partenaire(s) de recherche : Référent : Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Sciences de l’ingénierie et des systèmes (2020-….)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Philippe Pernot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Linares, Marc François, Gaëtan Le Goïc
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Marc Linares, Marc François

Mots clés

Mots clés contrôlés

Corrélation d'images numériques

Prototypage rapide

Tomographie

Mots clés libres

Variations géométriques

Correlation de volumes virtuels

Tomographie rayons X

Geometrical variations

X-Rays computed tomography

Virtual Volume Correlation

Résumé

La fabrication additive est un processus relativement nouveau en comparaison des procédés traditionnels de fabrication. Les différents procédés additifs existants mettent en œuvre des phénomènes physiques complexes, alliés à des machines innovantes et des matériaux variés. Ainsi, la fabrication additive remet en question les outils développés et maîtrisés pour d'autres processus plus classiques. En particulier, dans le domaine de l'acquisition de formes, les instruments de mesure conventionnels sont non adaptés pour déterminer la géométrie des pièces présentant des formes externes et internes, souvent affectées d'une panoplie de défauts propres, aux multiples origines. Dans ce travail, les structures lattices sont particulièrement étudiées. Ces dernières consistent en la répétition tri-dimensionnelle d'un motif élémentaire dans les trois directions de l'espace. La mesure par rayons X s'affranchit de ces problématiques d'accessibilité pour fournir une information volumétrique de la pièce mesurée, contenant l'information de défaut géométrique. Néanmoins, la donnée volumétrique est une donnée difficile à manipuler avant d'extraire l'information d'intérêt. Elle nécessite en effet une succession d'étapes très dépendantes de l'utilisateur et de son expérience. C'est pourquoi, ce travail propose une méthodologie permettant d'extraire l'information du défaut mesuré directement depuis la donnée volumétrique, sans aucune étape nécessitant l'intervention de l'utilisateur, ni de choix de seuillage qui viennent effacer une partie de l'information d'intérêt. La méthodologie proposée se nomme corrélation de volume virtuel et s'appuie sur une représentation a posteriori du défaut géométrique rencontré dans les structures lattices à base poutre.

Additive manufacturing is a relatively new process compared with traditional manufacturing processes. The various existing additive processes involve complex physical phenomena, combined with innovative machinery and a variety of materials. As a result, additive manufacturing calls into question the tools developed and mastered for other, more traditional processes. In particular, in the field of shape acquisition, conventional measuring instruments are unsuitable for determining the geometry of parts with external and internal shapes, often affected by a panoply of defects of their own, with multiple origins. In this work, lattice structures are studied in particular. These consist of the three-dimensional repetition of an elementary pattern in three directions in space. X-ray measurement overcomes these accessibility problems and provides volumetric information about the part being measured, containing information about the geometric defect. However, volumetric data is difficult to manipulate before extracting the information of interest. It requires a succession of steps that are highly dependent on the user and their experience. For this reason, this work proposes a methodology for extracting information about the measured defect directly from the volumetric data, without any steps requiring user intervention, or thresholding choices that erase part of the information of interest. The proposed methodology is called virtual volume correlation and is based on an a posteriori representation of the geometric defect encountered in strut-based lattice structures.