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Theses Year : 2012

Multisensor Monitoring of Aeronautical Drilling/Countersinking Operations

Surveillance multi-capteurs des opérations de perçage/fraisurage aéronautiques

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Abstract

Airframe assembly process needs many drilling and countersinking operations. The two main challenges concerning the drilling process are that the holes must fit in the required tolerances in order to ensure the assembly quality, and that the use of drills must be optimal in order to reduce production costs. These two objectives require the implementation of a reliable online monitoring system. A vast amount of work has been done in the field of drilling monitoring. Unfortunately, many methodologies described in these studies are unlikely to leave the labs as they were often considered difficult to implement, unreliable or not viable economically. The use of multisensor systems integrated with intelligent information processing techniques improved reliability and flexibility of tool condition monitoring systems. However, they have mainly been implemented under steady process conditions and in sensor-friendly lab environments, and neither issues about the variability of the operating conditions, nor quality of input data have been tackled. The work presented here is aimed at demonstrating the potential improvements that could be achieved in robust monitoring of drilling operations by using multisensor fusion and associated recent theoretical developments about uncertainty modeling and handling. The monitoring problem will be formalized, and its associated requirements in terms of accuracy and reliability, as well as issues related to industrial implementation will be detailed in order to position the problem. An approach to implement an industrial monitoring system will be proposed that covers the following steps: sensor integration, feature extraction, estimator choice, and monitoring system evaluation. The proposed methodology could be applied to a broader scope of applications, including most complex manufacturing automated operations.
L'assemblage de structures aéronautiques nécessite de nombreuses opérations de perçage et de fraisurage. Les deux problématiques principales concernant ces opérations sont que les alésages réalisés correspondent aux standards de qualité exigés, et que les outils coupants soient utilisés de manière optimale afin de réduire les coûts. Ces deux objectifs nécessitent l'implémentation d'une solution de surveillance en ligne des opérations de perçage. De nombreuses études ont été réalisées à ce sujet. Pourtant, une grande partie des méthodologies développées ont peu de chance de quitter les laboratoires au profit des sites de production industrielle en raison de leur difficulté d'implémentation et de leur manque de robustesse. L'utilisation de plusieurs capteurs, couplés à des techniques avancées de traitement de l'information a permis une meilleure appréhension de la complexité du procédé de perçage et une augmentation de la flexibilité des systèmes de surveillance. Cependant, la majorité des études ont été réalisées en laboratoire et dans des conditions favorables, et les problématiques relatives à la flexibilité des conditions opératoires, ou encore à la qualité des données issues des capteurs n'ont pas été abordées. Cette étude a pour but de démontrer les améliorations potentielles que peuvent apporter les développements récents concernant la modélisation et la fusion de connaissances imparfaites pour la surveillance robuste des opérations de perçage. Une approche sera proposée pour l'implémentation industrielle de systèmes de surveillance de procédés. La méthodologie proposée doit pouvoir être transposée à un champ d'application plus large incluant la plupart des procédés de fabrication automatisés.
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Dates and versions

pastel-00872459 , version 1 (13-10-2013)

Identifiers

  • HAL Id : pastel-00872459 , version 1

Cite

Gwénolé Le Moal. Multisensor Monitoring of Aeronautical Drilling/Countersinking Operations. Mechanical engineering [physics.class-ph]. Arts et Métiers ParisTech, 2012. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨pastel-00872459⟩
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