Semantic model difference identification for aerospace sheet metal part CAD models

Résumé

De nombreux processus inhérents à la gestion du cycle de vie des produits, comme la réutilisation des informations, peuvent bénéficier d'une identification sémantique des différences entre modèles (semantic Model Difference Identification ou semantic MDI). Une identification sémantique des différences entre modèles peut être définie comme une solution qui identifie et représente les différences, entre deux modèles faisant l’objet de la comparaison, d’une manière significative au plan de l’ingénierie – par exemple : tel trou a été déplacé. L’identification sémantique des différences est difficile en raison de la variété des logiciels de modélisation, de la non-unicité des séquences de modélisation et de l'utilisation d'informations de bas niveau dans les échanges de données. Cette thèse propose une méthode d’identification sémantique des différences entre modèles qui identifie et représente les différences entre modèles CAO (Conception assistée par ordinateur) 3D sur la base de la sémantique propre à l'ingénierie par le biais de caractéristiques (Features). Le domaine d’application exploré est celui des pièces de structures aéronautiques faites de métal en feuille et typiquement obtenues par pliage (Brake-Forming) ou hydroformage (Hydro-Forming). Les échanges de modèles 3D étant souvent basés sur des informations de bas niveau, c'est-à-dire des représentations par les frontières (Boundary Representation, B-rep), une méthode de reconnaissance automatique de caractéristiques (Automated Feature Recognition, AFR) est établie en premier lieu. En effet, la reconnaissance automatique de caractéristiques permet de s’affranchir des représentations de bas niveau pour élever la sémanticité des communications technique. Bien que les pièces de métal en feuille constituent une part importante des avions en service, il n'existe pas de méthode AFR spécialisée qui leur soit dédiée, et malgré la présence de plusieurs méthodes AFR pour les pièces de métal en feuille, aucune d'entre elles n'est adaptée pour reconnaître les caractéristiques particulières à l'industrie aéronautique. Cette thèse propose donc la première méthode AFR pour reconnaître les caractéristiques de pièces de métal en feuille rencontrées au sein de structures aéronautiques afin d'élever le niveau d'abstraction de l'information manipulée à partir de modèles STEP 3D. La méthode fait d’abord un prétraitement du modèle STEP 3D afin de classer les éléments topologiques des modèles B-rep et de créer de nouveaux ensembles de faces, de sous-types de faces, de limites de faces et d'arêtes. Une démarche à base de règles est ensuite utilisée pour reconnaître les caractéristiques typiques du métal en feuille aéronautique. Les caractéristiques extraites sont décrites par leur géométrie, leurs relations avec d'autres caractéristiques et leurs paramètres pertinents. Une fois les caractéristiques reconnues, l'identification des différences entre les modèles est effectuée. La méthode MDI proposée dans cette thèse consiste principalement en une étape de mise en correspondance sémantique (Semantic Pose Registration) des modèles suivie d’une étape d'identification de leurs différences. La méthode de mise en correspondance sémantique exploite le fait que chacune des caractéristiques d'une pièce satisfait des fonctions spécifiques, dont certaines sont prioritaires dans l'intention de conception d’une pièce de type métal en feuille aéronautique. La mise en correspondance est réalisée en s’appuyant sur les caractéristiques préalablement identifiées au sein des modèles CAO 3D et selon des priorités établies entre elles dans ce domaine d'application spécifique. L'identification des différences se fait ensuite en identifiant d’abord les caractéristiques communes aux deux modèles CAO 3D comparés, puis en identifiant les différences. Les différences entre les caractéristiques des deux modèles sont classées comme des caractéristiques ajoutées, supprimées ou différentes. Globalement, la méthode proposée pour faire la mise en correspondance sémantique des modèles CAO 3D et pour identifier de manière sémantique les différences entre ces modèles exploite les caractéristiques identifiées au sein des pièces et, par extension, les intentions de conception sous-jacentes. Les méthodes proposées pour la reconnaissance des caractéristiques et pour l’identification sémantique des différences entre modèles sont mises en œuvre pour être validées. Les prototypes implémentent des versions légèrement modifiées des algorithmes et les modifications sont mises en évidence. Pour valider la méthode AFR et en vérifier la mise en œuvre, une collection de 26 pièces de métal en feuille tirées de structures aéronautiques réelles a été utilisée pour créer des modèles CAO qui ont ensuite été convertis au format STEP. Les résultats confirment que la méthode AFR proposée fonctionne de manière très satisfaisante pour ce domaine d'application. Pour valider la méthode MDI et en vérifier la mise en œuvre, 3 des pièces de métal en feuille utilisées pour tester le prototype AFR ont été modifiées afin de refléter les différences possibles entre des pièces similaires dans des scénarios du monde réel. Les résultats obtenus sont parfaitement conformes à ceux attendus et confirment le potentiel des algorithmes d’identification sémantique des différences entre modèles de pièces basés sur des caractéristiques dans des domaines d'application spécialisés.

Date	23 févr. 2023
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Louis Rivest (Directeur(-trice))