Decadom : des solutions pour contrôler les anomalies de fabrication

Pour analyser les problèmes de fabrication des pièces, IMT Mines Albi et l’entreprise Diota ont mis en place en 2016 le laboratoire commun de recherche « Inspection 4.0 ». Dans le cadre de ce laboratoire commun, ils ont lancé en 2020 le projet Decadom. Cette initiative a permis le développement de solutions d’inspection basées sur l’utilisation d’un scanner porté à la main par un opérateur ou porté par un robot pour étudier les défauts des pièces. 

Les ailes d’avions, les pare-chocs ou les moteurs de véhicules peuvent comporter des fissures, des enfoncements ou des rayures qui surviennent parfois lors de la fabrication ou dans le cycle de vie des produits. Ces défauts sont susceptibles d’affecter la résistance ou l’esthétique d’une pièce. Lancé en 2020 par IMT Mines Albi et l’entreprise Diota, le projet Decadom* vise justement à concevoir des outils numériques pour détecter et analyser les anomalies.

« Les trois objectifs de Decadom sont de détecter les défauts d’une pièce, de les caractériser et de les localiser dans la maquette numérique lorsque celle-ci est disponible », explique Jean-José Orteu, chercheur en vision artificielle à IMT Mines Albi et pilote du projet Decadom pour IMT Mines Albi. En analysant une image 3D de l’objet réalisée par un scanner et en combinant l’information avec des images 2D et une maquette numérique, les algorithmes détectent et localisent l’endroit où se trouvent les fissures ou les enfoncements. Cette localisation permet de juger de la criticité d’un défaut. Typiquement, en maintenance aéronautique sur une pièce moteur, un même dommage peut avoir une conséquence plus grave en fonction de sa localisation. Il peut nuire aux performances et à la sécurité de fonctionnement de la machine.

En 2020 et en 2021, Decadom a mis au point deux solutions : une solution de contrôle manuel via un scanner porté par un opérateur et une solution de contrôle automatisé via un scanner porté par un robot. Pour la première solution, « l’opérateur humain peut observer des dommages et les scanner lui-même s’il souhaite les caractériser rapidement », indique Ludovic Brèthes, directeur technique de Diota. Les algorithmes développés vont fournir des informations sur la taille d’un enfoncement, son étendue surfacique et sa profondeur. L’autre approche, développée en 2021, consiste à inspecter la pièce via « une plateforme avec un bras articulé qui porte un scanner », décrit Jean-José Orteu. Cette méthode permet d’automatiser l’inspection d’un produit complexe tel qu’un moteur d’avion.

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Un logiciel en briques

Diota propose déjà à ses clients le logiciel d’inspection Diota Inspect, qui permet de réaliser le contrôle de conformité d’une pièce. Ce type de contrôle consiste à vérifier qu’une pièce ou un assemblage mécanique sont conformes à leur modèle maquette numérique de référence. Il s’agit par exemple de détecter des défauts d’assemblage comme l’absence d’un support ou un support monté à l’envers. L’objectif de Decadom est de proposer aussi aux clients de Diota une solution de contrôle de dommages. « Toutes les briques logicielles développées dans le cadre du projet Decadom pour le contrôle de dommages sont progressivement intégrées dans le logiciel Diota Inspect », indique Ludovic Brèthes.

Dans Decadom, une fois que le logiciel a recensé les caractéristiques du défaut, un expert (de l’entreprise qui a produit la pièce par exemple) va étudier les propriétés du défaut pour prendre une décision. Le contrôleur humain peut renvoyer la pièce en réparation ou la sortir du circuit d’assemblage s’il considère que la pièce est trop endommagée. Une maquette numérique de la pièce fournie par le client de Diota peut servir de référence pour aider au repérage des anomalies en comparant avec le modèle 3D obtenu grâce au scanner.

Certains des clients de Diota étant déjà pourvus du logiciel Diota Inspect, ils pourraient acheter les nouvelles extensions en fonction de leurs besoins. « Certains de nos clients ont déjà des briques de contrôle de conformité, nous pourrions leur proposer des briques de contrôle de dommages pour caractériser des défauts à partir de scan 3D », pointe Ludovic Brèthes. Le lien entre IMT Mines Albi et l’entreprise se fait via des doctorants et des post-doctorants. « Avec IMT Mines Albi, nous définissons les orientations des travaux à mener dans le cadre du laboratoire commun de recherche « Inspection 4.0 », explique l’industriel. « Nous proposons aux doctorants de travailler sur nos problématiques industrielles avec le développement de logiciels », poursuit -il.

Perspectives multiples

« Grâce à nos partenariats avec des industriels, nous avons l’occasion de tester nos solutions sur des pièces qui ont subi des types de dommages rencontrés fréquemment », indique Jean-José Orteu. « L’objectif est que la solution Decadom soit la plus versatile possible et qu’elle soit pertinente aussi bien pour des pièces composites que des pièces métalliques », ajoute Ludovic Brèthes. En effet, les matériaux ne reflètent pas la lumière de la même façon. Sachant qu’un scanner définit la forme d’un objet à partir de la lumière qu’il renvoie, il peut rencontrer des difficultés à capter la forme d’une pièce lorsque la réflexion est trop importante. « On peut minimiser cet effet en pilotant le robot intelligemment pour le positionner sur des angles de vue où la réflexion ne risque pas d’affecter le scan, explique Ludovic Brèthes. Avec la maquette numérique on peut déterminer au préalable des scores de visibilité qui indiquent quels sont les endroits optimaux où placer le robot pour faire des scans de la meilleure qualité possible », ajoute Jean-José Orteu.

Le projet Decadom se terminera en 2023. Pour le moment « il reste à continuer de développer les algorithmes et à valider leur robustesse et leur aptitude à traiter un grand nombre de cas d’usage », conclut Jean-José Orteu.

* Le projet Decadom est porté par l’Institut Clément Ader Albi (UMR CNRS 5312 / IMT Mines Albi / INSA Toulouse / ISAE SUPAERO / Université Toulouse III) et est cofinancé par la région Occitanie.

Rémy Fauvel