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Technologies multi-capteurs et multi-modalités : optimiser l’acquisition de données

Le CEA-List conçoit de nouvelles technologies multi-capteurs et multi-modalités qui élargissent les possibilités de contrôle et monitoring de pièces, structures ou procédés : mesures en continu, analyse de pièces de grande dimension.

Les technologies exploitant une multiplicité de capteurs, par exemple distribués sur une structure, ou encore mesurant différents paramètres d’un procédé (multi-modalités), sont des technologies clefs.

Combinées à la mise en œuvre d’algorithmes de traitement (imagerie, fusion de données, IA) elles ouvrent des perspectives en matière de contrôle de pièces ou de structures, monitoring de procédés et d’environnement dans un grand nombre de domaines. Ces technologies sont notamment exploitées pour réaliser des contrôles non destructifs (CND).

Une application phare : le contrôle santé intégré (SHM)

Le contrôle santé intégré (Structural Health Monitoring ou SHM) consiste à intégrer des réseaux de capteurs à demeure sur une structure ou une pièce pour détecter l’apparition d’endommagements. Ces capteurs peuvent réalisent des mesures périodiquement ou en continu en différents points de la structure pour observer et analyser les éventuelles modifications de ses propriétés matérielles et géométriques. Dans de nombreuses situations le SHM constitue une alternative prometteuse aux inspections réalisées périodiquement par un opérateur.

Le CEA-List travaille sur des solutions innovantes s’appuyant sur les ondes élastiques guidées qui se propagent sur de grandes distances et, ainsi, permettent explorer des pièces de grandes dimensions telles que des bâtiments, des ponts, etc. L’application d’algorithmes aux signaux reçus par la distribution de capteurs peut permettre d’imager la zone inspecter ou encore grâce à l’IA d’automatiser la détection d’un endommagement. Le développement au CEA-List de technologies passives qui exploitent le bruit ambiant et les fibres optiques comme récepteurs d’ondes ultrasonores ouvrent la voie au monitoring par ondes guidées dans des environnements difficiles.

Dans les locaux du CEA-List la plateforme fédérative SACHEMS permet d’explorer et d’évaluer ces nouvelles solutions de SHM.

Avec Safran, le SHM s’applique au domaine aéronautique

En collaboration avec Safran le CEA List travaille sur un système SHM utilisant l’IA pour le contrôle de défauts sur des structures aéronautiques en matériaux composites. Il met en œuvre un réseau de neurones capable d’identifier et de détecter l’apparition d’un défaut à partir d’images par ondes guidées. L’apprentissage du réseau obtenu à partir de données simulées et non expérimentales, permet d’aboutir à un diagnostic fiable et rapide.

À écouter : Podcast « Paroles d’expert, Le Structural Health Monitoring », avec Pierre Calmon, directeur de recherche et expert contrôle non destructif

Des preuves de concept et des démonstrateurs

Le CEA-List développe également des preuves de concept de technologies multi-modalités mettant en œuvre des algorithmes de fusion de données. Les premiers cas d’usage relèveront du contrôle industriel et de l’instrumentation nucléaire.

De nouvelles générations de capteurs à basse consommation et miniaturisés sont également à l’étude pour des besoins de mesure dans des environnements contraints.

Les technologies mises en œuvre

Les technologies utilisées par le List sont nombreuses et variées :

  • Ultrasons ;
  • Ondes guidées ;
  • Courants de Foucault ;
  • Radiographie X ;
  • Gammagraphie ;
  • Tomographie ;
  • Camera infra-rouge et visible.

Les programmes européens

Quels que soient la technologie utilisée et l’outil équipé - un robot par exemple -, la conception, l’implémentation et l’exploitation des capteurs fait l’objet d’une optimisation basée sur une expertise métier et la mise en œuvre de modèles et d’algorithmes numériques… Nous faisons également en sorte de les rendre le moins intrusif possible.

Pierre Calmon

Directeur de recherche — CEA-List

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