Modélisation du procédé de meulage sous-marin pour la réfection robotisée de surfaces d'acier

• Main Author: Thuot, Dominique
• Format: Others
• Published: École de technologie supérieure 2010
• Online Access: http://espace.etsmtl.ca/288/1/THUOT_Dominique.pdf; http://espace.etsmtl.ca/288/2/THUOT_Dominique%2Dweb.pdf

Les structures immergées des barrages hydroélectriques se déforment et se détériorent au fil du temps. Pour assurer la pérennité des installations, des opérations de maintenance ont lieu. Afin d'assurer la sécurité et la rentabilité de ces réparations, l'Institut de recherche d'Hydro- Québec (IREQ) propose d'en faire le diagnostic et la réfection directement en situation immergée. Une structure modulaire équipée d'un porteur a été développée par l'IREQ et permet d'être utilisée à ces fins. La mesure et l'évaluafion des structures sont d'abord réalisées par une caméra laser installée sur le porteur. Par la suite, il est prévu d'ajouter un robot-meuleur à 2 axes linéaires, sur ce même porteur, pour réparer le seuil d'acier des portes des vannes des barrages (cette partie du projet est en développement à l'IREQ). Ce mémoire présente une approche de modélisation du taux d'enlèvement de matière du procédé de meulage utilisant des meules cylindriques à diamètres variables. Le meulage est un procédé complexe qui est fonction de plusieurs paramètres de contrôle. La littérature scientifique contient un nombre élevé d'articles à ce sujet, mais aucun ne concerne le sujet du meulage sous-marin de précision. L'étude du procédé sous l'eau est par le fait même d'un grand intérêt et essentiel à la planification de la réfection. Un banc d'essai représentant un prototype du porteur modulaire équipé d'un bassin permettant de plonger le robot dans l'eau a été élaboré. Deux instruments de mesure ont été conçus afin de pouvoir mesurer les variables du procédé. Tout d'abord, un palpeur rétractable permet de mesurer les surfaces usinées sous l'eau. Les nuages de points enregistrés par cet appareil sont utilisés pour évaluer le volume de matière enlevé après chaque série de passes. Cet appareil permet de réduire les temps de mesure de plus de dix fois. Par la suite, une plaque assemblée à des cellules de charges capacitives submersibles permet d'installer l'échantillon à meuler et de mesurer les forces normales appliquées par la meule lors de l'usinage. Des essais expérimentaux ont été effectués à sec et sous l'eau et les résultats ont été comparés. Un modèle de taux d'enlèvement de matière ainsi qu'un modèle de taux d'usure de la meule ont été construits afin de pouvoir planifier la tâche de réfection. Un logiciel équipé d'une interface graphique permet de faciliter les étapes de modélisation, visualisation et prédiction des résultats. Finalement, un algorithme d'optimisation du choix des paramètres du procédé pour la réfection d'un seuil est proposé. Ce module permet d'évaluer les paramètres optimaux du procédé pour minimiser le temps d'usinage en chantier. Une simulation démontre qu'il est possible de réduire de 4 heures le temps d'une réfection, ce qui équivaut à un gain de temps et d'argent de 15%.