Remerciements table des Matières Introduction 1

1. Présentation de l’organisme d’accueil

1.1 Le C.E.M.I.F

Créé au début des années 90, le Centre d’Etudes de Mécanique d’Ile-de-France est un laboratoire de recherche mixte issu du partenariat entre l’Université d’Evry-Val d’Essonne et le Commissariat à l’Energie Atomique. Son objectif premier est de regrouper des chercheurs d'horizons différents autour de thèmes de recherche comme la modélisation en mécanique et l'étude des systèmes complexes.

Le laboratoire est dirigé par René Jean Gibert du C.E.A et Florent Chavand (professeur à l'Université). Les activités du C.E.M.I.F sont divisées en deux entités indépendantes : le laboratoire Systèmes Complexes ( L.S.C ) et le Groupe Mécanique des Fluides et Energétique (G.M.F.E ). Les thèmes étudiés par ces deux groupes sont les suivants :

Groupe G.M.F.E :

 Modélisation numérique des fluides réactifs 

 Mécanique des fluides appliquée à l'environnement

 Energétique

Les ressources du laboratoire sont en moyenne de 500 KF par an et proviennent, selon les années, de 25 à 40% de ressources du Ministère de l’Education Nationale, de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, le reste étant constitué essentiellement de contrats industriels.

1.2 Le laboratoire LSC

Au 1^er janvier 2001, le LSC comprenait 31 enseignants-chercheurs et chercheurs, 18 doctorants. Les activités du laboratoire L.S.C sont axées principalement sur la problématique de la "Machine Intelligente". Il s'agit de réaliser des systèmes capables de percevoir et de réagir dans un environnement variable (connu ou inconnu).

Les activités du groupe s’articulent autour de trois thèmes, eux-mêmes organisés en sous thèmes, concernant l’acquisition des données, leur traitement, le raisonnement, la modélisation et le contrôle des systèmes :

Thème I : Traitement des données de modélisation :

 Modélisation par apprentissage

 Traitement des données imprécises et incertaines

 Modélisation du savoir-faire et diagnostic

Thème II : Réalité virtuelle et vision artificielle :

 Réalité virtuelle et coopération Homme-Machine

 Vision 2D/3D

 Capteurs intelligents

Thème III : Modélisation et contrôle des machines complexes :

 Contrôle de véhicules

 Coopération entre entités intelligentes

 Mécatronique

De fortes synergies et complémentarités existent entre les différents thèmes, ce qui permet de travailler sur des projets pluridisciplinaires, comme c’est actuellement le cas avec l’Assistance Robotisée à une Personne Handicapée (ARPH) et l’Assistance au geste chirurgical. Ainsi, il n’est pas rare que des chercheurs travaillent à la fois dans deux thèmes de recherches différents.
En plus des actions liées aux différents thèmes et menées avec des organismes tels le CEA, l’INRETS, RVI (Renault Véhicules Industriels) ou le CNRS, plusieurs applications industrielles sont traitées par l’équipe avec des partenaires comme EDF, le CEA-DRN, DGA-DRET-ETCA, Stein Heurtey (fours verriers), Cathild Industries (séchage du bois). Des liens étroits sont également entretenus avec le centre de transfert de technologies de l’université (CERMA) et le GMFE (2^ème entité du CEMIF).
L’équipe du LSC a été la première en France à développer des études sur le concept de réalité augmentée pour le contrôle des robots téléopérés. Le LSC est aussi le laboratoire français le plus avancé dans la mise en œuvre du concept de réalité augmentée avec des images « live » pour la téléopération. L’équipe est également la première à avoir mis sur Internet (depuis 1999 sur le site du laboratoire) un système expérimental de télétravail permettant le contrôle d’un robot (ARITI : Augmented Reality Interface for Teleoperation applications via Internet). Dans le domaine de la Réalité Virtuelle, le LSC développe un programme de recherche dans le domaine des interfaces haptiques.
Des collaborations scientifiques sont actives avec des équipes locales, françaises et internationales, ainsi qu’avec des groupements ou réseaux de recherche : LAMI , LAAS, LASMEA, UTC\Heudiasyc, LRP, Université de Metz, GDR ISIS, GDR Automatique, Réseau assistance aux handicapés (IFRATH), INRIA Roquencourt, UST Oran (Algérie), MITI\ETL et MEL (Japon), EPF Zurich, Université de Poznan (Pologne), Université de l’Illinois (USA), Réseau européen TP2.
Le LSC participe à la formation des jeunes chercheurs. Il a été engagé jusqu’en 2000, dans la formation doctorale Robotique - sceau principal : Paris VI, établissements cohabilités : ENSAM, UVSQ, UEVE , INSTN (responsable : Florent Chavand)-. Jusqu’en 1997, il a été engagé dans la formation doctorale Energétique et Contrôle de Processus (sceau principal : Paris XII, établissement cohabilité : UEVE (responsable : Florent Chavand)). Depuis 1995, les équipes ont accueilli et formé 37 DEA ou élèves ingénieurs pour des stages recherche et développement de 5 à 6 mois et 23 docteurs (ayant soutenus). Le laboratoire est maintenant, porteur du DEA RVMSC (Réalité Virtuelle et Maîtrise des Systèmes Complexes).
Cette activité de création de connaissance s’est traduite depuis 1995 par la production ou la participation à onze ouvrages, la publication de 75 articles dans des revues à comité de lecture, la présence à de nombreux congrès avec actes, et le dépôt de deux brevets. Plus de 27 thèses ont été soutenues et 3 habilitations à diriger des recherches passées.

2. Présentation des Machines à Usinage Rapide Urane 20 et 25

Ces machines ont deux types de configurations de fonctionnement, soit "à poste fixe" pour un type d'opérations sur une pièce particulière (culasse par exemple) réalisée par une seule machine, soit "en ligne" où la même pièce sera usinée par deux ou plusieurs machines.

Les travaux réalisés sont de manière non exhaustive : alésage, tournage, perçage, taraudage …
Le volume de travail de la colonne est de 500x500x200 (en mm).

Les vitesses de rotation de broche sont de plusieurs milliers de tours par minute et les accélérations lors des déplacements ou des changements d'outils peuvent aller jusqu'à 3.5g (les caractéristiques techniques de ce type de machine sont en Annexe1).

Figure 2.1 : Vue générale de la machine

La pièce à usiner est montée sur un support permettant d'assurer correctement sa mise en position. Le tout est ensuite bridé à un plateau rotatif permettant de présenter la pièce sous l'angle adéquat pour l'usinage.

Durant les phases d'usinage, trois cas peuvent être observés :

1. 
   Dans le cas d'une rectification de surface, le travail est réalisé "à sec" sans ajout de lubrifiant.
   
2. 
   Dans le cas d'une opération de perçage ou de taraudage, l'outil est vecteur d'un lubrifiant qui est projeté avant et pendant l'usinage.
   
3. 
   Lorsque l'outil n'est pas équipé du système précédent, une "douche" permet d'assurer cette fonction de lubrification.
   

L'ensemble est confiné dans une ou deux enceintes successives permettant d'assurer la protection du voisinage (casse d'un outil, projection de lubrifiant, de copeaux…).

Lors des opérations de changement d'outil, une roue (ou tourelle) située dans le plan de déplacement de la colonne permet de recevoir jusqu'à vingt outils. Dans le cas d'usinages plus variés ou complexes, une seconde roue peut être ajoutée de l'autre coté de la broche. Lorsque les outils ont une longueur dépassant 500mm, un râtelier spécial situé sur le flan de la machine permet de présenter les outils à la broche. Le dernier cas de figure est celui où le chargement de la broche se fait par un robot qui vient chercher l'outil sur un râtelier situé sur le flan de la machine et pouvant recevoir 110 outils.

La mise au point des phases automatisées d'usinage est faite via le système de CFAO Euclid. A l'issue de cette phase de mise au point virtuelle, les informations sont téléchargées à l'automate de la machine. La phase d'usinage peut alors commencer moyennant une procédure de mise en correspondance des zéros de la machine avec les zéros du modèle.

Durant la phase d'usinage, l'opérateur peut observer le déroulement des opérations grâce à des vitres aménagées autour de l'enceinte de travail, mais hormis le cas d'usinage sans lubrifiant, le volume de travail est difficilement observable.

Certaines machines sont équipées d'une caméra intérieure, permettant une observation globale du volume de travail ; l'image est transmise à l'opérateur grâce à un moniteur placé au-dessus du pupitre de commande.