Thèse CIFRE - Système multi-bras robotique (H/F)

Nous avons le plaisir de vous informer, au nom de Proxinnov, de la mise en place d'une offre de thèse CIFRE intitulée :

« Système multi-bras robotique pour le contrôle non destructif (CND) par ondes guidées : planification, contrôle et traitement de signal ».

La thèse portera sur l'intégration de méthodes de contrôle robotique avancé et de traitement intelligent des signaux acoustiques dans un système d'inspection CND autonome. Elle s'articulera autour de trois axes scientifiques complémentaires :

Axe 1 : Planification optimale des segments d'inspection

Un premier objectif de cette thèse sera de déterminer a priori le placement des couples émetteurs-récepteurs ultrasoniques afin de maximiser la probabilité de détection des défauts, en tenant compte de la géométrie de la structure inspectée et des propriétés de propagation des ondes acoustiques. Il s'agit donc de placer un ensemble de segment d'inspection sur la surface à inspecter. Ce problème peut être vu comme une variante du problème classique de la galerie d'art en algorithmique : comment placer un ensemble d'observateur dans un polygone pour observer complètement le polygone ? Différentes heuristiques ont été proposées pour résoudre ce problème. En robotique, il sera possible de considérer des approches gourmandes cherchant à maximiser le gain d'information de façon itérative. Les méthodes à base d'IA, et en particulier d'apprentissage par renforcement, pourront aussi être explorées.

Axe 2 : Contrôle robotique compliant pour l'application des transducteurs

Connaissant les segments d'inspection, il faudra ensuite s'intéresser à la collecte automatique des mesures acoustique. Cependant, l'application optimale des transducteurs sur la surface inspectée conditionne directement la qualité des signaux acoustiques. Un second objectif de la thèse sera donc de développer des stratégies de contrôle de bras manipulateurs adaptées aux problématiques du contrôle non-destructif. Deux problèmes spécifiques devront être envisagés : si des transducteurs piézoélectriques (PZT) sont utilisés, en particulier avec un couplant solide ou semi-solide, il faudra venir se placer sur la surface en appliquant une force spécifique normale à la surface. La qualité de ce contact impactant directement la qualité des mesures, une boucle de rétroaction pourra être envisagée. Si des transducteurs "roulant" sont utilisés, le contrôleur devra être capable de réaliser un suivi de trajectoire sur la surface tout en maintenant une force normale adapté à la qualité des signaux.

Axe 3 : Traitement des signaux acoustiques et détection de défauts

L'interprétation automatique des signaux ultrasoniques guidés est au cœur du système CND. Un troisième objectif de la thèse sera d'évaluer les performances des techniques de détection de défauts à partir des signaux acoustiques. Deux familles de méthodes complémentaires ont été identifiées et pourront être explorées ou combinées : d'une part, une approche basée sur la physique pourrait permettre de prédire la forme des ondes transmises à partir de la géométrie, et d'autre part, une approche par apprentissage profond, basée sur les données, pourrait permettre de s'adapter à la complexité des signaux acoustiques. Ces travaux contribueront à la création d'une cartographie dynamique de l'état de santé structurel de la surface, constituant une avancée significative par rapport aux méthodes de Structural Health Monitoring (SHM) traditionnelles.