Over the last years, electrical roads have emerged as a cost effective and environmentally friendly solution towards a transportation system with less dependency on fossil fuels. This thesis presents the design of a search and locate system for road-bound conductive electrical roads with position control in two axes. The system is intended to find and follow the position of an electrified rail. The actuator system constitutes a firm groundwork for further research and development in this field. A laboratory test set up has been designed and both hardware and software parts have been constructed. The control of the system uses the CompactRIOTM technology from National Instruments. Results from the practical evaluation suggest that the non-linear characteristic of the system and the lack of direct position feedback from the motor rotation are the main causes of a non-accurate position control. Future development steps should focus on improving the mechanical design and include encoder feedback for the control loop as well as absolute automatic control with the incorporation of rail sensors.

Le principe de la métrologie en cours d’usinage est d'obtenir des données de mesure directement dans le flot de production. Ce principe fait suite au besoin croissant des industriels de réaliser des mesures en ligne durant une opération ou entre deux opérations d'usinage en employant le moyen de production pour mesurer la pièce usinée. La maîtrise des sources d’erreur de mesure telles que les erreurs géométriques est une condition sine qua non pour garantir la métrologie dimensionnelle traçable directement sur les machines-outils. Ces travaux portent sur la modélisation géométrique de machine-outil 5 axes, basée sur une paramétrisation normalisée des erreurs géométriques. Ce modèle est simulé et simplifié par l’utilisation d’une machine virtuelle développée comme un outil d’aide à la compréhension et à la visualisation des effets des erreurs géométriques sur l’erreur volumétrique. Un nouvel étalon matériel thermo-invariant a été développé : la Multi-Feature Bar. Raccordé à la définition internationale du mètre par un étalonnage et une intercomparaison européenne, il permet d’envisager des mesures traçables sur machine-outil dans un environnement hostile. L’identification de trois paramètres intrinsèques à cet étalon, couplée à une procédure de mesure, assure une identification complète et traçable des erreurs de mouvement d’axes linéaires. Suite à cela, l’identification des erreurs entre axes est quant à elle basée sur une analyse de combinaisons de paramètres suffisants pour caractériser au mieux l’erreur volumétrique. Une procédure d’identification des paramètres du modèle est proposée en minimisant la dérive temporelle de la structure ainsi que les effets des erreurs de mouvement précédemment identifiées. Une analyse de sensibilité des paramètres de réglages de la procédure de mesure ainsi que des effets de bruits permet de garantir la qualité de l’identification proposée. / In-process metrology consists in obtaining measurement data directly into the manufacturing process. This method results from an increasing need of manufacturers to carry out on-line measurements during one manufacturing task or between two manufacturing tasks by using the mean of production to measure the machined part. Monitoring the sources of errors like geometric errors is one of the prerequisites to ensure the traceable dimensional metrology directly on the machine tool.This thesis deals with the geometric modeling of 5-axis machine tool based on a standardized parameterization of geometric errors. This model is simulated and simplified by the use of a virtual machine developed in order to help understand and visualize the effects of geometric errors on the volumetric error.A new standard thermo-invariant material namely Multi-Feature Bar has been developed.After its calibration and after a European intercomparison, it provides a direct metrological traceability to the SI meter for dimensional measurement on machine tool in a hostile environment. The identification of three intrinsic parameters of this standard, coupled with a measurement procedure ensures complete and traceable identification of motion errors of linear axes. The identification of position and orientation errors of axis is based on an analysis of combinations of necessary parameters to characterize volumetric error and at best. A model parameter identification procedure is proposed by minimizing the time drift of the structural loop and the effects of previously identified motion errors. Asensitivity analysis of the measurement procedure settings and of the noise effects ensures the quality of this proposed identification.

Dans le contexte d'inspection du procédé d'usinage, l'intégration des opérations de mesure au processus de fabrication permet de réaliser les actions correctives à appliquer aux opérations de fabrication et ainsi de diminuer le temps de cycle de fabrication. Nous nous sommes intéressés dans ces travaux à la réalisation de la mesure on-machine par capteur laser plan dans une MOCN 5 axes. La problématique liée à la mesure on-machine concerne la proposition d'une méthode de planification de trajectoires qui résulte d'un compromis entre le temps de mesure et la qualité des données acquises.Nous proposons dans un premier temps un format de description des paramètres de la trajectoire du capteur permettant d'intégrer l'orientation de la broche dans la machine. Comme la détermination de point de vue dans notre contexte est adoptée pour le capteur laser plan, les contraintes de visibilité et de qualité sont appliquées à la position de ligne laser sur la surface. Nous proposons de réaliser d'un simulateur de trajectoires de numérisation. Ce simulateur nous permet d'identifier les zones de la pièce correctement numérisées en termes des critères de visibilité et de qualité. Il permet à la fois de valider la trajectoire avant l'exécution de la numérisation sur le système physique et d'aider à la génération de trajectoire de numérisation.Pour contrôler le temps et la qualité de numérisation, une méthode de planification de la trajectoire de numérisation pour une structure 6 axes, ISOvScan, est proposée. Dans cette méthode, la zone de recouvrement entre deux passes consécutives est constante, l'orientation du capteur en chaque point piloté est gérée afin d'assurer la qualité de numérisation et de maximiser le taux de couverture du laser. La méthode repose sur l'utilisation de la transformation conforme au sens des moindres carrés (Least Squares Conformal Maps-LSCM) pour transformer la surface 3D en un espace 2D. Le calcul de la trajectoire de numérisation peut alors être effectué plus simplement dans cet espace 2D.Comme la cinématique de la machine-outil 5 axes ne permet pas d'appliquer directement la trajectoire 6 axes créée par ISOvScan, les méthodes pour générer une trajectoire du capteur laser adaptée à la machine-outil 5-axes sont proposées dans ces travaux. Une application de numérisation sur la machine-outil 5-axes est réalisé pour vérifier la validité de la trajectoire de numérisation 5 axes. / In the context of the inspection of the machining process, the integration of the measurement operations into the manufacturing process allows to realize the corrective actions applied to the manufacturing operations and thus to reduce the manufacturing cycle time. Our objective in this work is to realize an on-machine measurement (OMM) by laser plane sensor in a 5-axis machine-tool. The problem related to OMM concerns the proposition of a scan path planning method that results from a compromise between the measurement time and the quality of the data acquired.First of all, we propose a description format of the parameters of the sensor path allowing to integrate the orientation of the spindle in the machine. As the determination of view point in our context is adopted for the laser plane sensor, the visibility and quality constraints are applied to the digitizing laser line position on the surface. We propose to realize a simulator of digitizing path. This simulator allows us to identify correctly the areas of the digitized part in terms of the scanning visibility and quality. It allows to validate the scan path before executing the scan on the physical system and to help the scan path generation.To control the scan time and quality, a scan path planning method for a 6-axis structure, ISOvScan, is proposed. In this method, the overlap zone between two consecutive passes is constant, the orientation of the sensor at each driven point is managed in order to ensure the scanning quality and to maximize the coverage rate of the laser. The method relies on the use of the Least Squares Conformal Maps (LSCM) to transform the 3D surface into a 2D space. The calculation of the scan path can then be done more simply in this 2D space.Since the kinematics of the machine tool does not enable to directly apply the 6 axes scan path created by ISOvScan, the methods for generating a laser scan path adapted to 5-axis machine-tool are proposed in this work. An application on the 5-axis machine-tool is performed to validate this adapted scan path.

The archaeological site Pigloner Kopf (Vadena/Pfatten, South Tyrol, Italy) has revealed unexpected elements related to the local Bell Beaker culture, like the local production of shaft-hole axes, typologically linked to the Balkans and the Danube region. The site also shows the oldest evidence of ritual burnt offerings in the Eastern Alps. The mostly burnt animal bones, cereals, flint tools and fragments of pottery could be interpreted as the remains of a rock sanctuary with burnt offerings. The site can be considered as a prototype of the alpine places of worship and mountain sanctuaries. These burning rituals were practised from the beginning of the Bronze Age until the late Roman Empire. The aim of the paper is to present the results of the study of materials and their analyses, focussing on the metallurgical industry, composed mostly by objects produced with local copper, like 10 miniaturised shaft-hole axes, 7 awls and a pin and also by imported objects like a dagger blade and spiral ornaments. The deposition of copper tools in hoards in association with burnt offerings suggest a ritual interpretation of the site, dated to the late Copper Age with Bell Beaker elements in lithics and pottery.

Les véhicules de demain, (2020), devront diminuer leurs émissions globales de CO2 de 30% selon les directives européennes. Une solution qui apparait aujourd’hui comme inévitable est la substitution des métaux présents dans les châssis de véhicules par des matériaux composites plus légers et tout aussi performants. Pour généraliser cette approche à tout le secteur automobile, un temps court de fabrication des pièces est exigé pour satisfaire les cadences de production allant jusqu’à 1000 véhicules par jour. La production automatisée et robotisée de ces matériaux, basée sur la technologie de photo-polymérisation au moyen de rayonnements UV, répond à ces exigences. Le procédé de fabrication élaboré se décompose en deux phases : une phase de fabrication automatisée de pré-imprégnés (prépregs), produits semi-finis, et une phase de mise en forme et d’obtention du produit final (composite UV). La première étape consiste en l’imprégnation d’un renfort fibreux sec par une résine liquide photo-polymérisable, puis l’irradiation de celle-ci par des rayonnements UV, de manière à ce que la résine ne soit pas totalement polymérisée. On obtient alors un prépreg collant. La seconde étape de fabrication impose que les pré-imprégnés soient conditionnés parfaitement sous forme de bobines pour qu’ils soient intégrés dans un dispositif robotisé de dépose. D’où la nécessité de concevoir et de réaliser une machine automatisée de production des pré-imprégnés (objet de cette thèse). Cette machine a nécessité une automatisation se caractérisant par l'utilisation d'outils d'instrumentation et de pilotage modernes (servomoteurs Brushless, IHM, capteurs, …). Les essais réalisés sur cette machine ont permis de réaliser des premiers prépregs, dont les résultats ont conduit à des pistes de réflexion pour approfondir l'automatisation de la machine en vue d'améliorer le procédé de fabrication de ces prépregs. / The overall CO2 emission of the future vehicles, (2020), must be reduced by 30%, according to European directives. A solution that seems inevitable nowadays is the substitution of metals present in the vehicle chassis by lighter and equally efficient composite-materials. To generalize this approach throughout the automotive sector, a short manufacturing time of these materials is required to meet the high required production rates, of up to 1000 vehicles per day. The automated and robotic production of these materials, depending on the photo polymerization technology by UV radiation, meets these requirements. The developed automated manufacturing process consists of two phases: the phase of automated manufacturing of semi-finished composite (prepreg), and the phase of shaping and obtaining the final composite (UV composite). The first phase depends on the impregnation of fibrous reinforcement with a photo-polymerizable and liquid resin, then, on the partial irradiation of impregnated reinforcement with UV rays, in such a way that the resin is not completely cured. Thereby, a tacky prepreg is obtained. The second phase of automated manufacturing process requires that the prepregs must be perfectly reeled up in a form of coils, so that they can be incorporated in a robotic lay-up placement head. Hence, the need to design and produce a machine of automated prepreg production (subject of this thesis) is absolutely necessary. This machine requires automation, characterized by the use of modern instrumentations and control tools (Brushless Servo, Human–computer interface HCI, sensors...). The tests performed by this machine have enabled the production of the first prepregs, of which the results led to further approaches to develop the automation of this machine in order to improve the prepregs manufacturing process.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Aspekten der frühen Entwicklung der Phoronida („Hufeisenwürmer“). An drei Arten wird der Furchungsprozess untersucht (Phoronis pallida, Phoronis muelleri, Phoronis vancouverensis). Dies erfolgt sowohl mithilfe der 4D-Mikroskopie als auch anhand von immunocytochemischen Markierungen der Mitosespindeln und konfokaler Laser-Scanning-Mikroskopie. Verschiedene morphologische Merkmale des Furchungsprozesses werden quantitativ erfasst und innerhalb sowie zwischen den Arten verglichen. Die Ergebnisse zeigen eine weitgehend übereinstimmende Furchung bei P. pallida und P. muelleri Embryonen: Ab dem dritten Zellzyklus teilen sich die Blastomeren meist schräg – und alternierend dextral und sinistral – zur animal-vegetativ Achse. Dieses Muster zeigt überraschende Übereinstimmungen mit dem Muster der Spiralfurchung. Dies kann als morphologische Unterstützung molekular-phylogenetischer Befunde einer Stellung der Phoronida innerhalb der Spiralia/Lophotrochozoa interpretiert werden. Die Furchung bei P. vancouverensis unterscheidet sich von der Furchung der anderen beiden Arten; sie weist jedoch auch Unterschiede zu einer Radiärfurchung auf. Generell zeigt die Furchung aller drei Arten einen gewissen Grad an Variabilität. Anhand von in-vivo Einzelzellmarkierungen untersucht die Studie darüber hinaus das Schicksal der Blastomeren früher P. pallida Embryonen bis zu späten Gastrulationsstadien. Diese Analysen zeigen, dass die ersten beiden Furchungsteilungen durch die spätere Achse Blastoporus-Apikalplatte, jedoch in keinem konstanten Orientierungsverhältnis zur Ebene der Bilateralsymmetrie der Gastrula verlaufen. Dies unterscheidet sich von der Situation, wie sie von spiralfurchenden Tieren bekannt ist. Die Unterschiede und die beobachtete Variabilität des Furchungsprozesses werden im Licht unterschiedlicher Mechanismen der Spezifizierung von Zellschicksalen und Körperachsen bei verschiedenen Taxa der Spiralia und den Phoronida diskutiert. / This study addresses aspects of the early development of Phoronida (“horseshoe worms”). The cleavage process is analyzed for three species (Phoronis pallida, Phoronis muelleri, Phoronis vancouverensis). These investigations are performed using 4D-microscopy as well as immunocytochemical stainings of the mitotic spindle apparatuses in combination with confocal laser-scanning microscopy. Different morphological features of the cleavage process are quantified and compared within as well as between the species. The results reveal a highly consistent cleavage of P. pallida and P. muelleri embryos: from the third cell cycle onward, the blastomeres divide mostly obliquely – and alternatingly dextral and sinistral – with respect to the animal-vegetal axis. This cleavage pattern shows surprising correspondences to the pattern of spiral cleavage. The finding can be interpreted as morphological support for recent molecule-based phylogenies, which indicate a position of Phoronida within the Spiralia/Lophotrochozoa clade. The cleavage of P. vancouverensis differs from the cleavage in the other two species; however, it also shows differences to a radial cleavage pattern. In all three species, the cleavage process also involves some degree of variability. Furthermore, the study traces the cell fates of early P. pallida embryos up to the state of late gastrulation, by the use of fluorescent in-vivo single cell markings. These analyses reveal that the first two cleavage divisions both pass through the later axis blastopore-apical plate of the gastrula, yet they do not pass in a constant relationship with respect to the later plane of bilateral symmetry. This differs from the situation known from spiral cleaving animals. The differences and the encountered variability of the cleavage process are discussed with respect to different mechanisms of the specification of cell fates and body axes in different taxa of the Spiralia and the Phoronida.

In this work we study properties of spacetimes with a high degree of symme- try. Particularly, we focus on geometries related to higher-dimensional rotating black-hole spacetimes described by the Kerr-NUT-(A)dS metric. In the first part, we examine spacetimes admitting a separable Klein-Gordon equation. Motivated by Carter's work in four dimensions, we introduce a separable met- ric ansatz in higher dimensions. Analyzing Einstein's equations, we obtain the Kerr-NUT-(A)dS and specific Einstein-K¨ahler metrics. Then we consider a metric ansatz in the form of warped geometries of two Klein-Gordon separable metrics and classify the corresponding solutions. In the second part, we in- vestigate a class of limits of the Kerr-NUT-(A)dS spacetimes where particular roots of metric functions degenerate. Our limiting procedure results in various NUT-like and near-horizon geometries such as the higher-dimensional Taub- NUT-(A)dS spacetime. We demonstrate that the symmetries of the resulting geometries are enhanced, which is manifested by decomposition of Killing ten- sors into Killing vectors. The third part of this work deals with generalized symmetry axes of the Kerr-NUT-(A)dS spacetimes that are formed by fixed points of isometries. We show that some parts of the symmetry axes are sin- gular for nonzero NUT charges....

Ces travaux contribuent à l'amélioration de la fabrication de pièces complexes de turbomachine. Elles sont principalement composées de veines fluides souvent délimitées par des pales, dont la fonction première est de transférer de l'énergie entre un fluide et une partie mécanique. Dans ce cas précis, la géométrie de ces pièces est essentielle pour obtenir un bon rendement du mécanisme. Cependant, lors de l'usinage, les flexions des pales et/ou de l'outil ainsi que les interférences locales occasionnent des défauts géométriques pouvant nuire à l'efficacité du système. Dans le but de résoudre cette problématique, une approche globale est utilisée dans ce mémoire. Elle débute par l'étude de la conception de ces pièces, en introduisant des concepts de Design For Manufacturing, utilisables grâce à la proposition d'indicateurs de fabricabilité par usinage 5-axes de pièces de turbomachine. Cette démarche permet donc de garantir que les pièces conçues sont économiquement réalisables. Les travaux ont continué avec la mise en place d'une méthodologie d'aide au choix de la meilleure stratégie d'usinage basée sur des critères de respect des besoins fonctionnels de la pièce et des critères économiques. La seconde partie de ce mémoire est consacrée à l'étude d'une approche novatrice permettant la réduction des interférences locales lors de l'usinage par le flanc de surfaces non développables. Cette méthode, baptisée Computation of Adapted Tool Shape, optimise la forme de l'outil, pour une trajectoire et une surface données, afin d'obtenir un meilleur respect des besoins fonctionnels de la pièce. La dernière partie de ces travaux définit le domaine d'application de cette nouvelle méthode par sa mise en oeuvre sur des études de cas académiques et industriels.

This paper deals with the question of with witch tools the Alvastra pile dwelling was built. To reach a result I calculate the curvature on 29 stone axes, 8 double-edged axes and 21 simple-edged axes, used in the middle-neolithic in what today is Sweden. These results are then compared with two jams (the point in the pole where the axes edged stopped and left a mark) on two piles from Alvastra pile dwelling.

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