La gestion des changements d'ingénierie représente un défi pour les industriels dans le domaine de la conception mécanique assistée par ordinateur. Le système CAO est généralement entouré par d'autres systèmes tels que les SGDT les PGI ou autres. Pour que la gestion des changements soit entreprise efficacement, le système CAO doit être bien intégré avec les systèmes qui l'entourent. La communication entre les différentes équipes multidisciplinaires travaillant sur un projet a un impact positif sur le processus de gestion des changements dans sa globalité. Actuellement, la communication entre les disciplines se fait à l'aide d'échange de messages. Les experts sentent parfois le besoin de se rencontrer afin de se mettre d'accord sur le changement demandé. L'industrie de la CAO a donc besoin d'un système qui assiste l'humain dans la prise de décisions concernant les demandes de changements d'ingénierie. Un tel système diminuera considérablement le temps de traitement des demandes. Ce projet de doctorat propose de réaliser un outil de collaboration qui assiste les concepteurs dans le processus de gestion des changements. Le système proposé assure une certaine cohérence à travers les différentes disciplines impliquées dans ce processus. C'est également un outil d'aide à la décision dans la mesure où il va proposer des solutions alternatives si jamais la demande de changement n'est pas validée. Nous avons également réalisé la propagation externe des modifications. Cette une étape qui était complètement intégrée à notre projet, car il fallait qu'on importe des données du système CAO pouvoir les traiter dans le système de gestion des changements. La technologie"Agent logiciel" est utilisée pour implémenter le système proposé. L'approche"Agent" présente certains avantages par rapport à l'approche classique Client/Serveur. Elle permet justement de minimiser le nombre de requêtes sur le réseau (avec la propriété de mobilité). Dans le système chaque agent représente une expertise donnée et il y a un Agent gestionnaire qui contrôle la communication entre les différentes disciplines.

Actuellement, certaines pièces aéronautiques sont usinées par des procédés chimiques efficaces, mais mettant en jeu des produits polluants et dangereux pour les ouvriers qui travaillent à leur contact. Par conséquent, il est impératif de trouver une solution qui serait au minimum aussi compétitive que l'usinage chimique et beaucoup moins risquée pour l'homme et l'environnement. Dans cette optique, l'usinage à grande vitesse (UGV) constitue une alternative sérieuse et efficace. Depuis des années, les machines-outils à structure parallèle ont fait leur preuve dans l'UGV. C'est donc dans ce contexte d'usinage des pièces aéronautiques de grandes longueurs et de formes complexes que de nouvelles architectures parallèles sont proposées. Dans ce manuscrit, d'après les contraintes de la tâche, nous sélectionnons une large famille de cinématiques parallèles que nous modelions de manières générique et complète. Nous utilisons cette modélisation pour différentes propositions de mécanismes : 4 degrés de liberté avec plateforme mobile articulée, 4 degrés de liberté avec plateforme rigide et 5 degrés de liberté avec redondance et plateforme articulée. Ces travaux ont conduit à la réalisation d'un prototype qui a validé le concept d'une de ces machines. / Currently, some aeronautical parts are milled by efficient chemical processes, but involving products pollutants and hazardous for workers working on their contact. Therefore, it is imperative to find a solution that would be at least as efficient as chemical milling and much less risky for humans and the environment. It is recognized in the literature that high-speed milling is a serious and effective alternative for the above mentioned problems. Moreover, for years, machine tools based on parallel structure have proven their utility in high-speed milling. In the context of milling of lengthy and complex shaped aeronautical parts, new parallel architectures are proposed. In this manuscript, according to the constraints of tasks, we select a large family of parallel kinematic mechanism that we modelize in a generic and complete way. We use these models for different propositions of mechanisms: 4 degrees of freedom with articulated platform, 4 degrees of freedom with rigid platform and 5 degrees of freedom with actuation redundancy and articulated platform. This work leads to the realization of a prototype that validates the concept of one of these machines.

Dans un processus traditionnel de conception de produits mécaniques, l’organisation classique est la conception du produit puis son dimensionnement et enfin son optimisation. Les concepteurs prennent des risques en n’évaluant les performances du produit que dans les dernières phases du processus, et l’étape d’optimisation est bien souvent mise de côté, faute de temps ou à cause du retard pris sur les autres phases. La phase de conception préliminaire est une étape délicate car les décisions doivent y être prises dans un contexte imprécis ou peu de choses sont définies. Il n’existe pas d’outils informatiques adaptés et l’étude de plusieurs concepts multiplie les tâches routinières et les pertes de temps associées. Le concepteur prend donc des risques en réduisant le nombre de concepts développés. Le dimensionnement de produits comporte également un certain nombre de difficultés, comme un positionnement tardif dans le processus, entraînant des étapes de pré et post traitement lourdes ainsi que des simulations longues. L’analyse d’aide à la décision est prometteuse mais elle reste marginale, faute de modèles simplifiés disponibles dans les phases amont du processus de conception.Cette thèse expose la synthèse de nos travaux de recherche portant sur l’optimisation en conception de systèmes mécaniques. L’étude proposée s’intègre dans une démarche d’ingénierie hautement productive de systèmes mécaniques et comporte plusieurs facettes : conception fonctionnelle paramétrique, application d’ingénierie à base de connaissances, outils de simulation numérique et d’optimisation. Nous proposons une méthodologie permettant d’introduire au plus tôt dans le processus de conception, une étape d’optimisation couplée à des simulations d’aide à la décision, en vue d’identifier des architectures optimales inédites, présentant les meilleurs compromis vis-à-vis d’objectifs multiples relatifs au comportement mécanique. L’objectif du travail de recherche est de développer des modèles, des méthodes et des outils dédiés à la génération semi-automatique de modèles géométriques tridimensionnels multiples identifiés comme solutions les plus performantes dans un cadre de conception collaborative de produits mécaniques. Notre méthodologie est ensuite expérimentée sur plusieurs projets de conception de systèmes mécaniques relevant de la mécanique des structures, en analyses statique et dynamique. Il s’agit en particulier de la conception d’organes du véhicule de l’UTBM participant au trophée SIA. / In a traditional process of design of mechanical products, the traditional organization is the product design and the sizing and finally optimization. The designers take risks in failing to assess product performance in the final stages of the process, and the optimization step is often ignored because of time or due to delays on other phases. The preliminary design is a delicate step because decisions must be taken in a little vague or defined. There are no adequate data tools and the study of several concepts multiply routine tasks and wasted time associated. The designer is therefore taking risks by reducing the number of concepts developed. The design of products also includes a number of difficulties, such as positioning late in the process, resulting in steps of pre and post processing of heavy and long simulations. An analysis of decision support is promising but remains marginal due to lack of simplified models available in the early phases of the design process.This thesis describes the synthesis of our research on design optimization of mechanical systems. The proposed study is part of a highly productive process engineering of mechanical systems and multi-faceted: parametric functional design, application engineering knowledge base, simulation tools and optimization. We propose a methodology to introduce at the earliest in the design process, an optimization step coupled with simulations of decision support, to identify optimal architectures novel, the three best compromise vis- -vis multiple objectives related to the mechanical behavior. The objective of the research is to develop models, methods and tools dedicated to the semi-automatic generation of multi-dimensional geometric models identified as most effective solutions in a collaborative design of mechanical products. Our methodology is then tested on several projects of design of mechanical systems within the mechanical structures in static and dynamic analysis. This is especially the design of the vehicle components of the UTBM MLS participant trophy.

La situation industrielle actuelle, hautement concurrentielle, impose aux entreprises d’innover afin de pérenniser leur activité. Cette innovation peut se faire par le développement de produits intégrant de nouvelles disciplines, telles que l’ergonomie ou le design industriel, dans le cadre d’une conception multidisciplinaire.Cependant, les métiers associés à ces nouvelles disciplines sont régulièrement confrontés à des coopérations complexes avec d’autres faisant partie des métiers de la conception mécanique. Dans ce contexte, la problématique de recherche traitée concerne la définition et le développement d’une approche méthodologique multidisciplinaire du processus de conception de produits. Sont étudiées en particulier les articulations entre les métiers que sont l’ergonomie, le design industriel et la conception mécanique.Une méthodologie globale de conception multidisciplinaire, intégrant les spécificités de chacun des métiers ainsi que leurs interactions, est proposée. Elle est mise à l’épreuve dans le cadre d’expérimentations conduites sur des projets de conception de mobilier urbain. Une étude plus poussée des formalisations utilisées par chaque métier, ainsi que des interactions observées durant les projets, ont mis en évidence des problèmes liés aux phases de convergence.Sur ce constat, de nouveaux outils d’aide à la convergence basés en particulier sur les technologies de Réalité Virtuelle (RV) sont proposés pour une meilleure gestion de ces phases qui mettent en jeu des métiers différents. Deux expérimentations, conduites sur un projet de conception d’un véhicule urbain, et sur un poste de travail, ont permis de mettre en situation concrète les outils développés et de démontrer leur pertinence en phase de convergence multidisciplinaire. Cependant, les résultats ont aussi montré la nécessité de structurer les phases de convergences dans le cadre d’une méthodologie spécifique.Une formalisation de méthodologie de convergence multidisciplinaire est finalement proposée. Elle se traduit par une procédure générique de convergence, adaptée aux disciplines d’ergonomie, design industriel et conception mécanique. Elle permet de travailler selon les différentes phases du processus, les différents métiers concernés et les différents contextes de conception. Nous introduisons enfin une cartographie des outils d’aide à la convergence, classée selon une typologie adaptée. Ainsi, notre contribution permet aux équipes de conception de disposer de nouvelles solutions appropriées dans le but de favoriser les phases de convergences multidisciplinaires. / The current industrial situation, highly competitive, requires companies to innovate in order to sustain their business. This innovation can be achieved through the development of products incorporating new disciplines such as ergonomics and industrial design, as part of a multidisciplinaire.Cependant design trades associated with these new disciplines are regularly faced with complex cooperation with other part of the business of mechanical design. In this context, the research problem addressed concerns the definition and development of an interdisciplinary methodological approach in the design process of products. Are studied in particular the links between trades that are ergonomics, industrial design and design mécanique.Une global multidisciplinary design methodology, including the specifics of each business and their interactions is proposed. It is tested in the context of experiments conducted on design projects of urban furniture. Further formalizations used by each business study, as well as interactions observed during projects have highlighted issues stages convergence.Sur this, new tools to help convergence based in particular on Virtual Reality technology (VR) are provided for a better management of these phases involve different professions. Two experiments, conducted on a project to design a city car and a job, helped set concrete situation developed tools and demonstrate their relevance in the process of multidisciplinary convergence. However, the results also showed the need to structure the phases of convergence in the framework of a methodology spécifique.Une formalized multidisciplinary methodology convergence is finally proposed. It results in a generic convergence procedure, adapted to the disciplines ergonomics, industrial design and mechanical design. It can work in the different phases of the process, the various trades involved and the different design contexts. We introduce a mapping aids to convergence, classified according to an appropriate type. Thus, our contribution allows design teams have appropriate new solutions in order to promote the phases of multidisciplinary convergence.

La situation industrielle actuelle, hautement concurrentielle, impose aux entreprises d'innover afin de pérenniser leur activité. Cette innovation peut se faire par le développement de produits intégrant de nouvelles disciplines, telles que l'ergonomie ou le design industriel, dans le cadre d'une conception multidisciplinaire.Cependant, les métiers associés à ces nouvelles disciplines sont régulièrement confrontés à des coopérations complexes avec d'autres faisant partie des métiers de la conception mécanique. Dans ce contexte, la problématique de recherche traitée concerne la définition et le développement d'une approche méthodologique multidisciplinaire du processus de conception de produits. Sont étudiées en particulier les articulations entre les métiers que sont l'ergonomie, le design industriel et la conception mécanique.Une méthodologie globale de conception multidisciplinaire, intégrant les spécificités de chacun des métiers ainsi que leurs interactions, est proposée. Elle est mise à l'épreuve dans le cadre d'expérimentations conduites sur des projets de conception de mobilier urbain. Une étude plus poussée des formalisations utilisées par chaque métier, ainsi que des interactions observées durant les projets, ont mis en évidence des problèmes liés aux phases de convergence.Sur ce constat, de nouveaux outils d'aide à la convergence basés en particulier sur les technologies de Réalité Virtuelle (RV) sont proposés pour une meilleure gestion de ces phases qui mettent en jeu des métiers différents. Deux expérimentations, conduites sur un projet de conception d'un véhicule urbain, et sur un poste de travail, ont permis de mettre en situation concrète les outils développés et de démontrer leur pertinence en phase de convergence multidisciplinaire. Cependant, les résultats ont aussi montré la nécessité de structurer les phases de convergences dans le cadre d'une méthodologie spécifique.Une formalisation de méthodologie de convergence multidisciplinaire est finalement proposée. Elle se traduit par une procédure générique de convergence, adaptée aux disciplines d'ergonomie, design industriel et conception mécanique. Elle permet de travailler selon les différentes phases du processus, les différents métiers concernés et les différents contextes de conception. Nous introduisons enfin une cartographie des outils d'aide à la convergence, classée selon une typologie adaptée. Ainsi, notre contribution permet aux équipes de conception de disposer de nouvelles solutions appropriées dans le but de favoriser les phases de convergences multidisciplinaires.

Dans un processus traditionnel de conception de produits mécaniques, l'organisation classique est la conception du produit puis son dimensionnement et enfin son optimisation. Les concepteurs prennent des risques en n'évaluant les performances du produit que dans les dernières phases du processus, et l'étape d'optimisation est bien souvent mise de côté, faute de temps ou à cause du retard pris sur les autres phases. La phase de conception préliminaire est une étape délicate car les décisions doivent y être prises dans un contexte imprécis ou peu de choses sont définies. Il n'existe pas d'outils informatiques adaptés et l'étude de plusieurs concepts multiplie les tâches routinières et les pertes de temps associées. Le concepteur prend donc des risques en réduisant le nombre de concepts développés. Le dimensionnement de produits comporte également un certain nombre de difficultés, comme un positionnement tardif dans le processus, entraînant des étapes de pré et post traitement lourdes ainsi que des simulations longues. L'analyse d'aide à la décision est prometteuse mais elle reste marginale, faute de modèles simplifiés disponibles dans les phases amont du processus de conception.Cette thèse expose la synthèse de nos travaux de recherche portant sur l'optimisation en conception de systèmes mécaniques. L'étude proposée s'intègre dans une démarche d'ingénierie hautement productive de systèmes mécaniques et comporte plusieurs facettes : conception fonctionnelle paramétrique, application d'ingénierie à base de connaissances, outils de simulation numérique et d'optimisation. Nous proposons une méthodologie permettant d'introduire au plus tôt dans le processus de conception, une étape d'optimisation couplée à des simulations d'aide à la décision, en vue d'identifier des architectures optimales inédites, présentant les meilleurs compromis vis-à-vis d'objectifs multiples relatifs au comportement mécanique. L'objectif du travail de recherche est de développer des modèles, des méthodes et des outils dédiés à la génération semi-automatique de modèles géométriques tridimensionnels multiples identifiés comme solutions les plus performantes dans un cadre de conception collaborative de produits mécaniques. Notre méthodologie est ensuite expérimentée sur plusieurs projets de conception de systèmes mécaniques relevant de la mécanique des structures, en analyses statique et dynamique. Il s'agit en particulier de la conception d'organes du véhicule de l'UTBM participant au trophée SIA.

Ces dernières années une attention particulière a été portée sur les systèmes autonomes de taille micrométrique. La taille de ces robots, ou particules, rend impossible l’embarquement d’énergie. Des systèmes d’actionnement et de contrôle à distance, notamment par effets magnétiques, ont été proposés. Ils évoluent généralement dans le milieu liquide. Ce milieu est privilégié en raison de la force de trainée qui stabilise les systèmes et simplifie donc leur contrôle. En revanche, ce milieu induit une limitation majeure sur la vitesse de déplacement de ces particules. Pour exploiter pleinement le potentiel d’actionnement rapide lié à la faible inertie de ces particules de petite taille, cette thèse propose la conception et la commande d’un système microrobotique dédié à l’actionnement haute vitesse. Les choix de conception, notamment l’augmentation de la force magnétique, l’utilisation de particules ferromagnétiques et le choix d’un environnement de travail en milieu ambiant permettent d’atteindre de grandes vitesses de déplacements. Cependant, le milieu ambiant pose des problématiques d’adhésion entre la particule et le substrat de travail et d’absence de modèle de connaissance. Des solutions sont proposées pour vaincre ou réduire les forces d’adhésion dans ce milieu, allant de l’actionnement en couple de la particule magnétique à la structuration mécanique du substrat. Une est également implémentée pour augmenter la précision du positionnement et de l’orientation des particules. Une approche permettant de synthétiser et d’implémenter une loi de régulation proportionnelle des deux paramètres de contrôle est proposée. L’approche expérimentale adoptée permet de quantifier les problématiques rencontrées dans le milieu ambiant et de proposer des solutions systématiques. Ce travail n’est qu’un premier pas dans l’intégration des systèmes microrobotiques en milieu ambiant, mais il fournit des méthodologies de contrôle adaptées à ses spécificités. / In the past few years, much attention has been given to autonomous systems of micrometric size. The small size of these robots, or particles, makes it impossible to embed their energy sources. Wireless systems for actuating and control, in particular through magnetic effects, have been proposed. They usually operate in a liquid environment. This environment is favored due to the drag force which stabilizes a system and therefore makes it easier to control. However, this medium comes with a major limitation to the moving speed of these particles. In order to fully exploit the potential for high speed actuation inherent to the low inertia of these small-sized particles, this thesis proposes the design and control of a microrobotic system dedicated to high speed actuation.The design choices, such increasing the magnetic force, using ferromagnetic particles and choosing to work in an ambient environment increases the displacement speed. However, the dry environment leads to adhesion issues between the particle and the surface of the working substrate, and lack of knowledge-based model. Various solutions are proposed in this thesis to overcome or reduce adhesion forces in this environment, from the coupled actuation of the magnetic, to the mechanical structuring of the surface of the substrate. A closed-loop control has also been integrated to increase the accuracy of the positioning and orientation of the particles. An approach to the synthesis and implementation of a proportional regulation is proposed for the two control parameters. The chosen experimental approach makes it possible to quantify the issues related to the ambient environment and bring systematic solutions to them.This work is but a first step in the integration of microrobotic systems in ambient environments, but it offers a control methodology, which is adapted to its specificities.

La tomographie optique diffuse (TOD) et la tomographie optique diffuse par fluorescence (TODF) sont de nouvelles techniques d'imagerie médicale fort prometteuses. L'utilisation de lumière dans le proche infrarouge(PIR) permet une acquisition in vivo fréquente et même en continue sans danger pour l'opérateur ou pour le sujet. Ces méthodes sont présentement le sujet de plusieurs recherches notamment par le groupe TomOptUS. Un appareil d'imagerie optique sur petit animal, le Quidd Optical imaging System (QOS) est disponible au Centre Hospitalier Universitaire de Sherbrooke (CHUS). Muni d'une caméra refroidie à haute sensibilité et d'actionneurs contrôlés par ordinateur, il donne une grande flexibilité dans la géométrie d'acquisition en permettant notamment une rotation de la caméra sur une plage de ±60 degrés. L'appareil ne permet toutefois que l'acquisition de données en rétro-diffusion (ou épi-illumination), c'est à dire que la détection sur l'animal se fait du même côté que l'illumination. En TODF, un enjeu majeur est de pouvoir imager en profondeur dans les tissus. Pour ce faire, il devient important d'avoir accès à des mesures en transillumination. Le présent mémoire traite de l'ajout de degrés de libertés au QOS affin de permettre l'imagerie en transillumination tout en conservant la capacité d'épi-illumination. La configuration développée permet de déplacer l'excitation lumineuse indépendamment de l'acquisition et ce linéairement ainsi qu'angulairement autour du sujet. L'implantation nécessitant trois degrés de libertés (DDL) supplémentaires, l'utilisation de composantes standard a été préférée. Étant donné les contraintes identifiées, un actionneur rotatif ainsi que son contrôleur à base de micro-contrôleur ont été développés. Le présent document détaille les choix de conception ainsi que l'architecture du contrôleur. Avec la réalisation de ce projet, les utilisateurs du QOS disposent dorénavant d'un appareil flexible permettant l'acquisition de données tomographiques qui aideront à imager en profondeur dans le sujet. Quoique ceci ne fasse pas partie du cadre de cette maîtrise, le but ultime de l'acquisition de ces données est la reconstruction en trois dimensions de l'intérieur de l'animal imagé.

Le métier de concepteur de produits industriels change : nouvelles organisations du travail, nouveaux outils informatiques, nouvelles méthodes. L'enjeu de cette thèse est de prendre en compte ces évolutions dans le contenu des formations technologiques du supérieur. L'objectif est de mesurer les difficultés rencontrées par des étudiants de Licence de Technologie mécanique au cours d'une formation nouvelle à la conception de machines industrielles. Cette formation consiste à simuler la conception distribuée et à distance d'une machine. Trois activités d'étudiants ont été analysées, en référence à trois tâches professionnelles : la recherche de produits existants dans une base de données hypertexte, pour un réinvestissement en conception ; la conception collective d'une sous-structure de la machine par un groupe de 3 étudiants ; la coordination de deux groupes travaillant à distance, communiquant par Mél et par visioconférences pour rendre compatibles les sous-structures conçues par chacun d'eux. Les raisonnements et les connaissances en jeu dans ces trois activités sont précisées grâce à des concepts issus de la psychologie cognitive et de l'ergonomie. Puis des résultats de recherches en pédagogie et en didactique permettent de faire des hypothèses sur les difficultés des étudiants.

En vue de contribuer à une possible redéfinition du Système international d'unités, les laboratoires nationaux de métrologie français développent une expérience de balance du watt.<br />Cette expérience, dont le principe a été proposé en 1976 par B. Kibble (NPL), permet de relier la masse m d'un étalon (raccordé au prototype international du kilogramme) à la constante de Planck h. Pour permettre, à terme, de redéfinir l'unité de masse en fixant la valeur de cette constante, la mesure du rapport h/m doit être réalisée avec une incertitude relative de l'ordre de 10−8. La mise en œuvre de l'expérience exige de construire des systèmes mécaniques, un circuit magnétique et un système de translation notamment. Pour notre expérience, nous avons choisi de concevoir (i) un circuit magnétique à aimants permanents délivrant un champ d'induction axisymétrique, d'intensité égale à un tesla environ, et dont l'amplitude des variations doit être limitée à 10−4 en valeur relative dans la partie utile de l'entrefer, et (ii) un système de translation à liaisons flexibles contraignant une bobine à se déplacer dans l'entrefer du circuit selon une translation rectiligne et verticale de 80mm de long.<br />Nous étudions les effets, sur le résultat de l'expérience, des écarts de réalisation du circuit magnétique et du système de translation par rapport à leur définition nominale. Nous en déduisons des écarts admissibles tenant compte des compromis incontournables dans toute réalisation et nous présentons la conception, la réalisation et la caractérisation des deux systèmes mis en œuvre.