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Plateforme SACHEMS : SAClay High-end Equipment for the Monitoring of Structures

SACHEMS ambitionne de porter les systèmes SHM, aujourd’hui encore peu matures, vers un déploiement de premières solutions industrielles. L’enjeu consiste à intégrer des capteurs dans une structure souvent complexe (matériau, géométrie, conditions environnementale & opérationnelle) pour suivre en temps réel son état de santé et pouvoir anticiper les opérations de maintenance.

Collaboration

Un plateau dédié aux technologies de contrôle santé des structures (SHM)

SACHEMS, plateforme fédérative de SHM basée au List, possède un ensemble d’équipements expérimentaux et d’outils logiciels dédiés au développement et à la fiabilisation de briques technologiques clés pour le SHM (capteurs, systèmes embarqués communication, algorithmes), mis à disposition de ses membres. Les principaux acteurs industriels (SAFRAN Tech, EDF, ArianeGroup, CETIM) et académiques (SATIE, L2S, LMT, POEMS, MEDISIM, PIMM, CEA) du SHM dans la région Ile de France, partenaires de SACHEMS, inscrivent la plateforme dans la dynamique de structuration de la filière SHM en France, menée sous l’égide de la COFREND (Confédération Française des Essais Non Destructifs).

120 m2

de locaux

0,65 M€

d’investissement

20

collaborateurs

14

brevets

Mutualisation d’équipements et de logiciels innovants pour le SHM

SACHEMS comporte 4 postes d’équipements permettant de développer et tester des systèmes SHM complets sur des pièces réelles (au sein de la plateforme ou déployés sur site industriel) : une cellule de conception de systèmes embarqués, des capteurs et systèmes d’interrogation, une cellule de caractérisation d’ondes et vibrations, et un poste pour l’intégration des capteurs et tests. Focus sur deux équipements phares.

 

Cellule de conception de systèmes embarqués pour SHM

Au vu de la complexité croissante des algorithmes et des nombreuses contraintes liées à l’embarquabilité des systèmes (traitement temps réel, consommation énergétique, précision des résultats), leur conception nécessite une démarche rigoureuse d’exploration algorithmique et architecturale. Les architectures hétérogènes offrent un compromis entre la puissance de calcul, la consommation d’énergie et des spécificités encore rarement utilisées dans le contexte de traitement de données massives.

Ainsi, cette cellule met à disposition des moyens nécessaires au développement de systèmes embarqués permettant de rendre « intelligents » les structures et de faire tourner in-situ des algorithmes de diagnostic.

Grâce à SACHEMS, les partenaires disposent de plateformes pour la conception matérielle-logicielle de systèmes pour l’exploitation des données multi-capteurs et leur évaluation (FPGA et/ou GPU embarqués).

Pour rendre les capteurs communicants sur site industriel, la plateforme PEGASE, à la fois matérielle et logicielle, développée spécifiquement pour le SHM par l’Université Gustave Eiffel est utilisée.

Cette cellule est complétée par un poste de développement de circuits électroniques permettant d’être autonome dans leur réalisation et leur connexion avec les capteurs.

 

Système d’émission acoustique par fibre optique

Des systèmes innovants de monitoring des structures sont mis à disposition des partenaires afin d’évaluer leurs performances dans différents cas d’application. Ainsi, un système d’émission acoustique par fibre optique développé par la société Optics11 est présent sur la plateforme. Il permet d’acquérir des signaux acoustiques émis par les défauts (par exemple fissure ou corrosion) au cours de leur propagation sous sollicitation. Ce système est muni de 32 canaux d’acquisition et présente une sensibilité comparable aux capteurs piézoélectriques classiquement utilisés tout en offrant la possibilité d’un déploiement facile dans des environnements sévères (monitoring à haute température, dans des zones ATEX…).

Applications :

  • monitoring de corrosion ;
  • détection et caractérisation d’impact ;
  • suivi de fissures.

Projets majeurs :

Equipements de la cellule de conception de systèmes embarqués pour le SHM

La plateforme bénéficie d’une cellule de conception de systèmes embarqués permettant de rendre « intelligents » les structures.

Capteurs et systèmes d’interrogation

La plateforme permet la mise en œuvre de diagnostic et pronostic fiables sur l’état de santé d’une structure grâce aux caractères multi-physique des mesures obtenus par différents capteurs(piézoélectrique, fibre optique, magnétostrictif, etc.)en interface avec des systèmes d’interrogation adéquats(par exemple le système d’émission acoustique par fibre optique mentionné plus haut).

Caractérisation d’ondes et vibrations

L’emploi des ondes ultrasonores guidées par la structure est une des technologies les plus prometteuses en SHM, car avec un nombre limité de capteurs, il est possible de fournir un diagnostic global de son état de santé. Un appareil de mesure vibrométrique à laser Infra-Rouge de la société Polytec permet de visualiser l’interaction onde/défaut dans une structure de géométrie quelconque et de réaliser un film de propagation d’ondes en quelques minutes.

Intégration des capteurs et tests

SACHEMS possède des équipements permettant de quantifier la résistance des systèmes SHM (chimiques, température, humidité) aux agressions environnementales. Ainsi, une enceinte climatique permet de tester la robustesse des capteurs et des électroniques embarquées à une large gamme d’environnement et s’assurer de la fiabilité des diagnostics du système SHM dans un environnement variable représentatif. Un impacteur à air comprimé permet de créer des impacts d’énergie calibrée, à l’instar d’une tour de chute, mais sur des pièces de géométrie complexe et de grandes dimensions, ainsi que directement sur site industriel.

Scan IFS

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