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Optimisation du procédé de cadenassage/décadenassage en environnement manufacturier à l’aide des technologies de localisation intérieure
No full textLes procédures de cadenassage/décadenassage (C/D) constituent un pilier fondamental de la sécurité industrielle lors des opérations de maintenance. Malgré leur rôle central, elles présentent encore des limites significatives : erreurs humaines, manque de traçabilité des actions effectuées, difficultés d’identification des équipements à isoler et retard dans la mise à jour de la documentation technique. Ces limites compromettent la sécurité des opérateurs ainsi que l’efficacité organisationnelle des entreprises industrielles. Dans un contexte d’Industrie 5.0, l’intégration de technologies numériques avancées permettrait de renforcer et automatiser la rigueur des procédures de consignation. Ce mémoire propose d’explorer le potentiel de la technologie de localisation intérieure par Ultra WideBand (UWB) pour pallier ces insuffisances.
L’approche adoptée combine une analyse théorique des apports et limites des systèmes de localisation, le développement d’algorithmes d’optimisation pour le positionnement des ancres UWB, des simulations visant à évaluer la précision obtenue dans différents environnements, ainsi que la mise en oeuvre d’une application logicielle dédiée au guidage et au suivi des opérateurs. Ainsi nos résultats montrent que lorsque les obstacles sont considérés dans le modèle de simulation, l’erreur moyenne de positionnement est de 22,5 cm contre 29,5 cm sans intégration, soit une amélioration de près de 30% en termes de précision. De plus, l’introduction de zones critiques dans l’optimisation du placement des ancres permet d’optimiser l’erreur moyenne de 45% en passant de 24,5 cm à 14,7 cm. Afin de démontrer la valeur ajoutée concrète de l’intégration de la localisation UWB dans le processus de consignation une application mobile a été développée. Les tests réalisés montrent que l’application est capable de localiser en temps réel les opérateurs et de retrouver les positions des composants critiques avec une erreur de positionnement d’environ 1 mètre. Cette valeur, bien que supérieure aux simulations, demeure tout à fait acceptable dans le contexte du LOTO.
En conclusion, ce mémoire met en évidence que l’utilisation de la technologie UWB, couplée à des algorithmes d’optimisation et à une application mobile, offre un potentiel considérable pour améliorer la précision, la sécurité et la traçabilité du processus de C/D. Les résultats expérimentaux démontrent la faisabilité et la pertinence de cette approche dans des environnements industriels complexes. Ces avancées contribuent non seulement à renforcer la sécurité des opérateurs, mais également à ouvrir la voie vers une gestion plus intelligente et résiliente des procédures critiques, s’inscrivant pleinement dans la vision de l’Industrie 5.0
Investigation of dielectric properties of recycled polyolefins
No full textThis thesis investigates the dielectric behavior of post-consumer recycled polyolefins, specifically recycled high-density polyethylene and recycled polyethylene–polypropylene blends, for potential use in electrical insulation applications. The study includes detailed evaluation of their dielectric, thermal, and chemical properties under various conditions, including dry, wet, and untreated states. Blending with virgin HDPE was used as a strategy to assess whether it could improve the dielectric performance of the recycled materials.
Chemical characterization revealed the presence of organic and inorganic impurities in recycled PE and PE–PP blends, which significantly affected their dielectric behavior. These impurities led to dielectric losses up to 24–28 times higher than virgin HDPE at 60 Hz and influenced breakdown strength. Recycled HDPE showed a breakdown strength of 115 kV/mm compared to 128 kV/mm for virgin HDPE, indicating that large-sized impurities negatively impact dielectric performance.
Moisture absorption significantly affects the dielectric behavior of recycled polyolefins. The results show that the relaxation peak shifts to higher frequencies in wet samples, with a significant increase in dielectric loss at high frequencies and a decrease at low frequencies. At 60 Hz, the dielectric loss of wet recycled PE-PP was 71 times higher than that of untreated virgin HDPE, while wet HDPE showed only a 2-times increase, highlighting the greater moisture sensitivity of the recycled material.
Blending recycled polyolefins with virgin HDPE significantly improves their dielectric performance. Even a small addition of virgin HDPE, such as 15%, reduced the dielectric loss by up to 40%, while 50% of virgin HDPE reduce the losses up to almost 70 % and improved breakdown strength. This strategy effectively moderates the negative effects of impurities and makes recycled materials more suitable for insulation applications
Détection de défauts dans les scans sectoriels avec des architectures d’apprentissage profond avancées
No full textLe contrôle par ultrasons en multiéléments (PAUT) s’est largement imposé en contrôle non destructif en raison de sa précision et de son efficacité. Cependant, l’interprétation des données PAUT demeure fortement dépendante de l’expertise de l’inspecteur, et la présence de caractéristiques géométriques dans les matériaux génère des artefacts qui compliquent l’analyse et augmentent le temps d’interprétation. Bien que l’intelligence artificielle ait démontré de très bonnes performances en détection d’objets dans divers domaines, son application aux ultrasons reste relativement limitée en raison des contraintes de confidentialité des données.
Cette étude explore l’application de l’apprentissage profond pour la détection automatisée de défauts dans des cordons de soudures à l’aide de données PAUT. Deux architectures sont comparées : un Faster R-CNN amélioré et les dernières versions de YOLO (v5 et v8). Pour explorer l’influence de l’information contextuelle sur les performances des modèles, trois configurations de données distinctes sont analysées : des images PAUT brutes servant de référence, des images PAUTs avec une superposition schématique de la géométrie (overlay) indiquant la géométrie de la soudure, et des images PAUTs prétraitées par une soustraction de la médiane de la géométrie pour supprimer les artefacts structurels et mettre en évidence les régions défectueuses.
L’entraînement et la validation se portent sur des spécimens de soudure industriels contenant divers types de défauts incluant des manques de fusion, de la porosité et des fissures. L’intégration de composants tels que ROI Align, EfficientNet-B5 et un réseau pyramidal de caractéristiques, combinée à une optimisation des boîtes d’ancrage par K-means, a permis au Faster R-CNN d’atteindre les meilleures performances avec une précision moyenne (mAP) de 58.05% lorsqu’elle est combinée à la soustraction de géométrie médiane, surpassant les modèles YOLO (avec 57,03% au maximum). La soustraction de géométrie médiane permet une amélioration du mAP de 5 à 7 points de pourcentage tout en réduisant les faux positifs. À l’inverse, l’ajout de l’overlay n’améliore pas les performances et entrave parfois la détection, malgré l’alignement avec les pratiques des inspecteurs
Integrating the end-user’s voice in the target value setting process during the project definition phase: challenges and potential solutions
Get PDFThe construction industry, one of the largest sectors in the global economy, continues to face challenges such as inefficiency, fragmentation, and lack of transparency, leading to cost overruns, delays, and low productivity. To address these issues, methodologies from manufacturing, particularly Target Value Delivery (TVD), have been adapted to promote collaboration and value creation for stakeholders. However, despite its potential, TVD adoption remains limited due to challenges such as the clear definition of value in complex projects.
This thesis explores the application of TVD in the construction sector, focusing on value definition through user participation during the initial project phases. The chosen constructive research methodology is based on two case studies in Quebec: a campus expansion project and a high school modernization project, both incorporating Lean approaches and tools to foster collaboration and value creation.
The researcher collected data through document analysis, workshop observations, and semistructured interviews with project stakeholders, including architects, engineers, users, and government representatives. Qualitative techniques helped identify how participatory design and Lean methodologies supported decision-making and value definition. The case studies were supplemented by expert interviews to enrich the analysis of the practical challenges and benefits of TVD implementation.
The findings highlight the importance of early stakeholder engagement, particularly end-user participation, to align project outcomes with functional requirements and stakeholder values. However, challenges persist, such as difficulty in defining value, managing expectations, and coordinating multidisciplinary teams. This thesis proposes recommendations to strengthen the integration of participatory workshops and user inclusion tools, enabling more effective and value-aligned project delivery.
This thesis contributes to value-focused construction practices by proposing strategies for enhancing the use of participatory design and Lean methodologies in construction projects. Recommendations include the structured use of participatory design workshops and tools that support improved user inclusion in decision-making processes, leading to more effective and value-aligned project delivery
Development of high-performance silicon carbide based temperature and humidity sensors using low cost, industry ready materials and fabrications techniques
Get PDFPrinted physical sensors have been successfully deployed in industry and academic research over the past two decades. Although most printed sensors suffice for general purpose applications, most sensing and supplementary materials used are susceptible to limiting environmental factors. For printed sensors to perform at elevated environmental conditions such a temperature and humidity, often ceramic materials are employed. Silicon carbide ( SiC ) traditionally performs exceptionally well towards temperature, humidity, gas and photodetection applications, however its use in printed physical sensors has severely been limited. Silicon carbide offers significant properties such as high temperature and corrosive chemical tolerance along with being inert and bio-compatible. Nanoparticle based silicon carbide printed films pose a unique opportunity towards sensing applications where dense networks of SiC nanopaticles facilitate the movement of charge. Some attempts have been made towards fabricating fully printed physical sensors based on SiC nanoparticles with a majority of research still under theoretical and experimental investigation leading to a scarcity of commercial fabricated SiC printed sensors. This doctoral thesis aims to investigate and advance fully printed SiC temperature and humidity sensors. Owing to its high temperature tolerance, SiC based printed devices are potential candidates for deployment in harsh environments such as ultra high temperatures. In order to facilitate these devices the printed silver interconnects must be robust and sustainable under these conditions. To achieve this, we need to investigate the failure mechanism of commercial silver inks at high temperatures and implement modifications to enhance the inks stability at said conditions.
After an extensive literature review we first establish the key properties, fabrication techniques and applications of silicon carbide as a sensing material and conventional printed sensors and interconnect technologies. Next, we formulate and fabricate SiC nanoparticle based temperature and humidity sensors using industry ready, low cost additive technique; screen printing. This allows us to fabricate reliable and repeatable devices which are further investigated. The simple architecture of printing the sensing material atop printed interdigitated electrodes allows these sensors to be incorporated into large scale sensing applications with ease and insignificant cost addition.
Following the device fabrication, the performance of both the temperature and humidity sensors are evaluated. We report highly sensitive and flexible SiC humidity sensors adsorption and desperation times far superior to those recently reported in literature. We also demonstrate the implementation of these devices into medical diagnostic and prevention tools. The printed SiC temperature sensors are highly sensitive to changes in temperature with in a large range. We also investigate the impact of bending and humidity on these sensors with repeatable and adequate response. Lastly, we achieve significant operational temperature enhancement of commercial silver ink using silicon additives. The Zener pinning mechanism helps stabilize the inks morphology and electrical conductivity at ultra high temperature making it an excellent low cost alternatives to precious metal inks. Overall, this doctoral thesis successfully delivers all printed, low cost SiC temperature and humidity sensors along with the understanding and means to modify commercial interconnect silver inks for high temperature applications
Évaluation des filières de gestion des déchets biomédicaux non anatomiques : étude de cas de l’agglomération de Montréal
Get PDFLa gestion des matières résiduelles, en particulier les déchets biomédicaux, représente un enjeu en raison des risques infectieux qu'elle engendre pour la santé des travailleurs des établissements de santé ainsi que pour celle des populations. Les déchets biomédicaux constituent une catégorie particulière de déchets produite par les établissements de santé. En considération du cadre législatif et des normes réglementaires qui encadrent la gestion des déchets biomédicaux au Québec, la perception du risque dans le contexte du principe de précaution préconise la désinfection (autoclave) et l'incinération en tant que principales méthodes de traitement des déchets biomédicaux. Cela met ainsi en second plan les considérations environnementales, sociales et économiques.
L'objectif principal de cette étude est de formuler une démarche de gestion responsable des déchets biomédicaux non anatomiques (DBMNA) dans l’agglomération de Montréal. Les sous-objectifs consistent à : (1) produire une représentation visuelle des gisements de déchets biomédicaux non anatomiques au sein du réseau de la santé de l'île de Montréal, (2) réaliser une analyse des flux de matière (les entrées, les sorties et les transformations), de scénarios multifilières de traitement des déchets biomédicaux non anatomiques (DBMNA), (3) évaluer la performance des filières de gestion intégrée définies sur la base de l’analyse multicritère.
La production annuelle de DBMNA varie significativement entre les unités d’hébergement et les unités d’hospitalisation. Sur l’ensemble des CIUSSS, en se basant sur un ratio de 0,30 t/lit/an de DBMNA généré, les unités d’hébergement produisent 5891 t/an (22 643 lits dressés/an), tandis que les unités d’hospitalisation en génèrent 3695 t/an (12 228 lits dressés/an), ce qui représente un écart global de 59 %. La nature des scénarios étudiés présentent des avantages et désavantages selon les critères environnementaux, financiers, sociaux et de santé publique. Cependant, la désinfection-gazéification est celui qui présente des avantages sur l’ensemble de ces critères.
En ce qui a trait aux perspectives de l'étude, un projet pilote permettrait d'évaluer la variabilité des quantités de DBMNA en s'appuyant sur des données issues des différents types d'installations hospitalières
Valorisation des chutes de fibres de verre produites lors de la fabrication des pales éoliennes comme renforcement pour un polymère d’injection
Get PDFCette étude vise à démontrer le potentiel de valorisation des chutes de production des pales d’éoliennes composées de textiles de fibres de verre vierges. Ces retailles, produites lors de la découpe des rouleaux de textiles de verre pour le moulage des pales, possèdent des tailles et des géométries très variables, requérant un traitement d’uniformisation sous forme de déchiquetage. Ce déchiquetage mène à une agglomération des fibres de verre, qui sont ensuite soumises à une deuxième réduction de taille sous forme de déchiquetage secondaire menant à des fibres courtes ou de broyage menant à une fine poudre de fibres de verre. Ces deux produits sont ensuite insérés dans des granules de polypropylène (PP) afin d’agir comme matériau de renforcement à un taux massique de 20%. Les deux types de granules renforcés produites, soient le PPGF – ÉTS pour les granules ayant un renforcement de fibres courtes et le PPGF – Coalia pour les granules ayant un renforcement de poudre de fibres de verre, sont ensuite caractérisées thermiquement, physiquement et mécaniquement. La caractérisation thermique démontre que l’ajout du renforcement de verre impacte très peu les températures de fusion et de dégradation du polypropylène. Cependant, le procédé de fabrication du PPGF – ÉTS semble augmenter l’indice de coulabilité (MFI) des granules de 48%, ce qui indique une certaine dégradation de la matrice polymérique. La caractérisation physique révèle des taux de fibre massique réel des granules de 23,90 % pour le PPGF – Coalia et de 20,1% pour le PPGF – ÉTS, avec des longueurs moyennes des fibres de 0,066 mm et de 0,216 mm respectivement. La caractérisation mécanique des granules indique que l’ajout de la poudre de verre nuit légèrement (-12,3%) à la résistance mécanique du PP, mais qu’elle améliore similairement (+14,9%) sa rigidité. Les effets de l’ajout des fibres de verre courtes au PP dépendent des conditions d’injections, mais peuvent mener à une faible augmentation (+3,5%) de la résistance mécanique et à une forte augmentation (+77,2%) de sa rigidité en tension. Ces résultats démontrent le potentiel de revalorisation des fibres de verre issues des déchets de production du domaine éolien en les intégrant dans des matrices thermoplastiques, permettant de contribuer à une approche plus durable et à la réduction des matières allant à l’enfouissement
Mesure des propriétés viscoélastiques linéaires et du comportement et des caractéristiques à basse température d’un enrobé de surface incorporant de forts taux de granulats bitumineux récupérés (GBR)
Get PDFL'utilisation de granulats bitumineux récupérés (GBR) est une solution envisagée dans le secteur des matériaux bitumineux pour des raisons environnementales. Bien que le Québec utilise déjà les GBR dans la production d'enrobés bitumineux, les taux sont limités à 10% et 20% pour les couches de surface et de base des chaussées, respectivement. Cette prudence est due aux conditions climatiques locales et au manque de preuves sur les performances à basse température des enrobés avec plus de 20% de GBR.
Un rapport de Bitume-Québec (2023) indique qu'il y a plus de 4,55 millions de tonnes de GBR en inventaire, mais le taux de recyclage annuel est de seulement 14,8%. Utiliser des taux élevés de GBR nécessite de considérer plusieurs facteurs comme la taille des particules et la quantité de bitume, ainsi que la température et la durée de malaxage. Bien que l'ajout de GBR augmente la rigidité et améliore les performances à l'orniérage, il peut rendre les enrobés plus fragiles à basse température.
Pour mieux comprendre et optimiser l'utilisation des GBR dans les régions froides, un projet a été lancé par le laboratoire sur les chaussées et matériaux bitumineux (LCMB) et BauVal Inc. Ce projet est divisé en deux parties : la formulation d'enrobés à fort taux de GBR et la caractérisation de leurs performances à basse température. La thèse se concentre sur la deuxième partie. La revue de littérature a permis de mettre l’accent sur les conditions assurant une production de qualité des enrobés recyclés et à bâtir la méthodologie expérimentale permettant la caractérisation des mélanges du projet.
Les résultats montrent qu'un temps de malaxage optimal est nécessaire pour obtenir un comportement similaire au mélange de référence, le comportement VEL et les propriétés thermiques sont influencés par l’ajout du GBR entrainant un gain de module de rigidité tandis qu’au retrait thermique empêché (essai TSRST), l’influence est ressentie lorsque le taux de GBR dépasse 30%. Les essais de traction directe et d’endommagement thermique ont également révélé un gain de performance à basse température avec l'ajout de GBR. Bien que des recherches supplémentaires soient nécessaires pour confirmer ces résultats, la notion de reste de réserve de résistance en traction (RRRT), introduite dans cette thèse, montre que la chaussée serait plus robuste dans les basses températures avec l’ajout du GBR jusqu’à 40%. Ce concept de RRRT peut être utilisé comme un outil pour prédire l’apparition de la fissuration transversale dans les chaussées au Québec
Étude de l’effet du conditionnement de l’horloge sur les modes test et mission dans les circuits FPGA
Get PDFCe projet de maîtrise porte sur l’évaluation de la représentativité du mode test par rapport au mode mission en présence du conditionnement d’horloge, une technique largement utilisée pour réduire la consommation d’énergie dans les circuits électroniques. Cependant, cette technique génère du bruit d’alimentation (Power Supply Noise, PSN), provoquant des fluctuations transitoires de tension dans le réseau de distribution d’alimentation (Power Delivery Network, PDN), ce qui perturbe les délais de propagation.
Une architecture de ligne de délai optimisée a été développée afin d’évaluer les variations de délai sur une large plage de fréquences. La technique de test de panne de type délai, Launch on Capture (LC), a été appliquée en mode test. Un paramètre Pause a également été introduit afin d’ajuster précisément le moment d’application du LC. Par ailleurs, différents ratios d’activité de commutation des bascules ont été testés afin d’évaluer leur impact sur les délais. Deux plateformes FPGA, ZC702 et ZEDBOARD, ont été utilisées afin d’analyser leur comportement transitoire face aux variations d’impédance du réseau de distribution d’alimentation en termes de délais. Un algorithme a été adapté pour explorer différentes combinaisons des paramètres LC et Pause, permettant de trouver la meilleure représentativité possible.
Les expérimentations en mode mission ont confirmé l’apparition de deux phases transitoires : la première débute à l’injection du bruit, tandis que la deuxième commence lorsque le bruit est arrêté. En revanche, en mode test, le bruit reste activé durant ces deux phases transitoires. Les résultats révèlent que la carte ZEDBOARD présente une meilleure représentativité lorsqu’il s’agit de configurer une seule transition Launch suivie d’une transition Capture. De même, le nombre de bascules dans un bloc générateur de bruit est directement proportionnel aux valeurs des délais. Enfin, pour les deux modèles de cartes, le mode test sous-estime systématiquement les délais, mettant en évidence l’influence des variations d’impédance du PDN sur la précision des mesures
Étude et optimisation des procédés et des matériaux pérovskites par recuit photonique pour l’électronique hybride
Get PDFLa sensibilité croissante aux enjeux environnementaux et la demande grandissante en énergie font de l’énergie solaire une solution propre et indispensable pour une transition énergétique vers la décarbonation. L’émergence de la technologie photovoltaïque, et le potentiel des matériaux de type pérovskite, qui possèdent des propriétés optiques et électriques remarquables, positionnent les cellules solaires à base de pérovskites comme une solution prometteuse pour l’avenir. Les pérovskites hybrides offrent de nombreux avantages tels qu’une efficacité élevée, un coût de production réduit, ainsi qu’une synthèse et un processus de fabrication simplifiés.
À ce jour, la fabrication des cellules à base de pérovskites repose sur des traitements thermiques conventionnels, avec des temps de recuit relativement longs (de 15 minutes à 1 heure), ce qui limite leur application à grande échelle ou dans des procédés en continu (R2R).
Les travaux de cette thèse visent à répondre à cette problématique. L’objectif principal est d’intégrer le procédé de recuit photonique dans la fabrication des cellules solaires pérovskites pour remplacer le recuit thermique traditionnel. Cette technique sera appliquée aux couches de transport d’électrons et à la couche active de pérovskite. Dans un premier temps, il s’agira de développer un procédé de recuit photonique pour les films de SnO2 déposés sur des substrats en verre, afin d’améliorer leurs propriétés électriques. Dans un second temps, la cristallisation des films de pérovskites sera optimisée pour produire des cellules entièrement traitées par recuit photonique, comparables en performance à celles fabriquées par recuit thermique.
Notre procédé de recuit photonique sera optimisé à l’aide de différentes techniques de caractéri- sation et validé à travers des dispositifs solaires fonctionnels comparables à ceux produits par recuit thermique