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Université de Franche-Comté
/ 26-11-2009
Tamadazte Brahim
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La manipulation et le micro-assemblage de composants de taille micrométrique (1[micron] à 1mm) afin de réaliser des microsystèmes posent énormément de problèmes. À cette échelle les composants sont quasiment invisibles à l'oeil nu et on constate une inversion de l'importante des forces: les forces surfaciques (capillarité, Van der Waals, électrostatiques, ...) deviennent prépondérantes par rapport aux forces volumiques (poids, inertie). Il est ainsi nécessaire et indispensable de mettre en oeuvre des stratégies novatrices appropriées tant du point de vue de l'imagerie et de la vision que de la manipulation et de la commande pour la fabrication des microsystèmes. Le micro-assemblage comporte des tâches de micromanipulation (positionnement, prise, transfert, dépose, ...) ainsi que tâches plus complexes (orientation dans l'espace, insertion, ...). Nos travaux répondent clairement à ces attentes c'est-à-dire utiliser un système de vision (un microscope optique) pour automatiser des tâches simples de manipulation de microcomposants et des tâches plus complexes d'assemblage de MEMS. Plusieurs lois de commande ont été développées telles qu'un asservissement visuel 2D multi-échelle pour la manipulation et un asservissement visuel 3D pour l'assemblage. Pour les deux approches développées, la précision et la répétabilité obtenues sur les processus de manipulation et d'assemblage sont satisfaisantes. Cependant, avant toute chose, le système de vision doit être calibré pour atteindre de meilleures performances. Dans cet objectif, une méthode de calibrage multi-échelle de microscopes photoniques a été présentée et détaillée. À partir de l'étude des contraintes liées à l'utilisation de ce genre d'imageur, des techniques de vision 3D telles le depth-from-focus et le pose-from-focus ont été pensées et intégrées pour aboutir à une station de micro-assemblage entièrement automatisée.
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Université de Franche-Comté
/ 20-11-2009
Maisonnet Jérôme
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Les travaux présentés ont pour objectif l'optimisation et la réalisation d'un gyromètre micro-usiné à poutre vibrante sur substrat silicium. Ces travaux s`inscrivent dans la continuité de thèses précédemment effectuées à FEMTO-ST et consacrées au développement d une structure de gyromètre en étoile. Cette configuration est appropriée à la réalisation de mesures de vitesse angulaire dans le plan du substrat. Le contexte de la thèse est constitué par un projet de recherche proposant une évolution du gyromètre silicium avec passage d`une détection capacitive à une détection optique. C'est pourquoi le mémoire propose naturellement un redimensionnement en profondeur du capteur. Ainsi, un nombre important d études par éléments finis ont été réalisées pour optimiser la structure vibrante. Cette optimisation nous a permis de respecter le cahier des charges vis-à-vis des fréquences d'excitation et de détections, tout en rejetant les modes parasites. Des études électromécaniques complémentaires ont permis de comprendre en détail les spécificités résultant du choix de l excitation capacitive. Ces travaux ont conduit à l élaboration d'une structure optimisée, associée à une redéfinition des procédés de fabrication en salle blanche. Plusieurs séries de capteurs micro-usines ont ainsi pu être réalisées, donnant lieu à des structures exploitables, validant le nouveau design avec son process associé. Le recours à une sonde hétérodyne a ensuite permis de mesurer les déplacements hors-plan en fonction du signal d'excitation, validant ainsi le comportement dynamique primaire des structures.
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Université de Franche-Comté
/ 09-11-2009
Delmas Bruno
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Depuis près d'un siècle, les résonateurs à quartz à ondes de volume sont utilisés pour stabiliser les oscillateurs électriques. Cette longévité est due aux propriétés exceptionnelles du quartz et aux progrès constants de la technique. Pour les applications spatiales, il n'est généralement pas possible d'intervenir sur le composant. La dérive en fréquence doit alors être réduite et contrôlée sur des dizaines d'années. Cette variation systématique de la fréquence de résonance au cours du temps est due à l'évolution de plusieurs phénomènes physiques dont nous avons fait la synthèse et une analyse quantitative. Le premier de nos deux axes d'études porte sur l'étude des contraintes mécaniques dans la lame de quartz. Un travail bibliographique nous a permis d'étudier les spécificités de différentes formes de résonateur pour comprendre l'effet des contraintes mécaniques et les moyens de limiter la variation d fréquence induite. Les outils de modélisation actuels nous ont aidés à mettre au point une géométrie apportant une nette réduction de l'effet force- fréquence, confirmée par les mesures des premiers prototypes. L'autre axe d'étude est expérimental et porte sur un procédé essentiel communément appelé "pré-vieillissement". Les nombreuses contraintes de cette étude, telles que le temps, nous ont imposé une organisation méthodique de l'expérimentation. Ainsi, les plans factoriels fractionnaires nous ont permis de limiter les moyens techniques tout en obtenant les effets de chaque paramètre définissant le pré-vieillissement. Les résultats convergent vers la même conclusion que celle faite lors de l'étude quantitative des phénomènes physiques produisant le vieillissement.
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Université de Franche-Comté
/ 23-09-2009
Haouchine Mohamed Karim
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Le développement des nouvelles technologies des différents produits et composants a rendu la nature des systèmes de plus en plus complexe. Cette complexité s'est répercutée sur le bon fonctionnement des équipements avec l'apparition de nouvelles pannes et l'accroissement des coûts engendrés. La maintenance est devenue un élément indispensable pour le maintien en condition opérationnelle de tout équipement quelque soit sa nature. Dans ce contexte nous nous intéressons à la maintenance corrective et plus particulièrement au diagnostic de pannes des équipements industriels. Nous développons une méthode basée sur le raisonnement à partir de cas (RàPC), méthode largement employée dans le domaine du diagnostic industriel. Le RàPC est une approche de résolution de problèmes et d'apprentissage. En diagnostic, une large variété de systèmes de RàPC a fait ses preuves, systèmes allant de problèmes de classification (systèmes orientés extraction case-base mining ) aux systèmes à base de connaissance (systèmes orientés connaissance ). Nous avons déployé dans le premier type de système, où la formalisation du cas est triviale, une méthode de maintenance du système. La maintenance de l'ensemble passe par la maintenance de la base de cas qui représente le coeur de ces systèmes de RàPC. Cette méthode de maintenance est composée d'une étape de structuration associée à une étape d'auto-incrémentation de la base de cas, afin de garantir la qualité du système tout au long de son évolution. Quant au deuxième type de système, nous avons mis en place un système fondé sur des' modèles de connaissances associés aux différentes phases de manipulation du cycle de RàPC. Nous avons proposé une méthode de remémoration guidée par l'adaptation prenant appui sur deux mesures, une de similarité et une d'adaptation, et un algorithme d'adaptation spécifique au domaine du diagnostic industriel. Nos propositions ont été implémentées et validées sur une plateforme d'e-maintenance GaMA-Frame (Global asset MAintenance). Cette plateforme intègre notre module de diagnostic par RàPC ainsi que les différents modèles de connaissance liés à l'équipement à diagnostiquer SISTRE (Supervised Industrial System of pallets TRansfer).
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Université de Franche-Comté
/ 20-09-2009
Douahi Adel
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Ce mémoire présente les contributions au développement d une micro-horloge CPT (coherent Population Traping ), les travaux ont portés sur l étude, la réalisation et la caractérisation des microcellules à vapeur de césium. La micro-horloge aura une taille de quelques centimètres cube et consommera quelques dizaines de milliwatts permettant ainsi son alimentation avec une pile (type AAA par exemple). La stabilité visée de la micro-horloge est de l ordre des 10-11, soit une déviation d`une seconde tous les 300 ans. Le coeur de cette horloge sera constitué d un système intégré (MEMS) comportant une diode laser modulée (à la fréquence moitié de la transition hyper-fine), une cellule contenant la vapeur de Césium et un photo-détecteur. Le principe mis en jeu est le piégeage cohérent de population qui permet d obtenir une courbe de résonance sans effet Doppler et sans avoir recours à une cavité résonnante micro-onde. Ce type de dispositif est fabriqué à base de wafers à semi-conducteurs. Utilisant des techniques de micro-fabrications, les systèmes micro-électro-mécaniques (MEMS). Ces systèmes offrent le potentiel de réaliser en masse et à faible coût une horloge atomique avec une taille d une puce permettant une intégration facile dans des appareils électroniques miniatures. Nous présentons ici la réalisation de microcellule d absorption qui est un problème en soi car elle implique l'étude des phénomènes de dégazage dans des petits volumes, des problèmes de collisions des atomes avec les parois. Une technologie complètement originale permettant de générer la vapeur de césium une fois la cellule scellée est présentée. Nous pensons que cette technologie permettra de résoudre les problèmes de fiabilité et de dérive à long terme inhérents aux technologies proposées par ailleurs. Un brevet a été déposé afin de protéger cette nouvelle technologie. Une étude théorique des absorptions linéaires et non linéaires a été menée dans le but de prouver la faisabilité d'une micro-horloge avec une microcellule à césium en présence d`un gaz tampon. Enfin, des composants optoélectroniques ainsi que des mesures de spectroscopies sont également présentés.
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Université de Franche-Comté
/ 12-09-2009
Hlaoittinun Onanong
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Lors de l'engagement d'un projet, un chef de projet doit structurer le projet de conception. Il s'agit de définir une architecture préliminaire du produit, de structurer le processus de conception et de regrouper les acteurs du projet en équipes interdépendantes (le regroupement est appelé "architecture des acteurs"). Ces trois activités sont fortement inter-reliées et critiques lors de la phase de conception préliminaire, car les décisions prises auront un impact fort sur les performances de l'ensemble du projet. Cependant, peu de méthodes formelles ont été proposées pour les considérer conjointement. Par ailleurs, lors de l'affectation des tâches du processus aux acteurs, le chef de projet doit s'assurer que les acteurs sont compétents pour réaliser une tâche. Il doit aussi prendre en compte des besoins de futurs projets qui pourraient nécessiter des apprentissages dans les projets en cours. Dans la réalité, la complexité de l'organisation d'un projet empêche d'avoir une vision globale des conséquences des choix d'affectation, qui plus est, sur plusieurs périodes et sur plusieurs projets. Peu de travaux se sont intéressés à ce type de problème. Or aujourd'hui, les tâches et les compétences nécessaires dans les projets de conception évoluent rapidement en lien avec la forte évolution des technologies et des besoins du marché. Le développement des compétences des ressources humaines devient une des priorités de l'entreprise qui ne les considère plus comme des ressources statiques (comme des machines) mais comme des ressources dynamiques auxquelles il faut attacher des objectifs de développement. Dans ce mémoire, nous proposons une méthode d'aide à la constitution d'équipes permettant de coupler la structuration du projet et le pilotage des compétences. Ce travail consiste alors à optimiser l'affectation des tâches aux acteurs et le regroupement des acteurs en équipes, en tenant compte à la fois des contraintes liés à l'architecture du produit et des objectifs de développement de compétences, sur de multiples projets et de multiples périodes. Ce problème étant complexe, ce mémoire de thèse présente des contributions à des sous-problèmes (affectation mon- période, affectation multi-périodes avec prise en compte du développement des compétences, architecture des acteurs avec prise en compte de l'architecture du produit), avant de proposer une formulation du problème global et une méthode de résolution en deux phases intégrant un algorithme de recuit simulé.
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Université de Franche-Comté
/ 08-09-2009
Maurel-Pantel Aurélien
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Le fraisage est un procédé très répandu dans les industries mécaniques et micromécaniques. Ces travaux concernent le couplage étroit entre simulations et expérimentations. L'objectif est d'identifier les paramètres physiques intervenant dans les lois de comportement qui seront utilisées pour la modélisation et la simulation de l'usinage. La finalité consiste à fournir une nouvelle méthodologie, ainsi que les composants logiciels associés, pour permettre l'ajustement optimal des paramètres des procédés, tout au long des phases de développement relatives à l'utilisation de nouveaux matériaux ou de nouvelles conditions opératoires. L'investigation s'articule autour de trois principales activités: -La mise en place d'une instrumentation comprenant capteurs et chaînes d'acquisitions pour permettre, la mesure des efforts nécessaires à la coupe ainsi que la visualisation des formes de copeaux et des modes de fragmentation. Par la suite, le développement des simulations numériques sous LS DYNA des procédés d'usinage. L'objectif étant de développer un modèle numérique fiable du procédé de fraisage permettant d'obtenir des formes et des valeurs d'efforts de coupe comparables à celles observées expérimentalement. Et pour finir, la réalisation de procédures d'identification par méthode inverse en corrélant des résultats expérimentaux et numériques provenant de modèle analytiques ou éléments finis. Afin de permettre l'ajustement optimal des paramètres des modèles intervenants dans les lois de comportement thermomécaniques de l'acier 304L.
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Université de Franche-Comté
/ 22-07-2009
Makoudi Younes
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L'élaboration d'auto-assemblages constitués par des molécules conjuguées, sur des surfaces semi-conductrices et stables à température ambiante, est l'un des défis majeurs qui doit être résolu pour permettre l'avènement de l'électronique moléculaire. Au cours de ma thèse, j'ai développé de nouveaux concepts permettant d'aboutir à ce type d'assemblage en évitant une trop forte interaction molécule/silicium. Pour cela, j'ai adopté trois stratégies distinctes en fonction de la dimensionnalité des édifices moléculaires recherchés: 1) minimiser l'interaction molécule/silicium en utilisant une surface de silicium très dopée en atomes de bore, 2) utiliser l'effet template d'une reconstruction 1 D semi-métallique de l'interface SmSi pour créer et auto-aligner des molécules, 3) et protéger le squelette conjugué des molécules organiques et guider un assemblage bidimensionnel en utilisant des molécules zwitterioniques. Les images STM à très haute résolution sous ultra-vide et à température ambiante ont été obtenues. Tous les résultats expérimentaux sont confortés par des calculs de type Théorie de la Fonctionnelle Densité.
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Université de Franche-Comté
/ 04-06-2009
Cherry Ali
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En microrobotique, la mesure de micro et nano force figure parmi les informations nécessaires pour caractériser les interactions mécaniques présentes à l'échelle mi- crométrique. Dans cette optique, nous avons développé un capteur de mesure de micro et nano force reposant sur un principe de flottaison-magnétique. L'organe sensible du capteur est une plate-forme macroscopique rectangulaire sur laquelle s'appliquent les forces et couples à mesurer. La sustentation et le maintien de la plate-forme sont assurés par le biais de forces magnétiques et de la poussée d'Archimède appliquée à quatre flotteurs placés à ses coins. La plate-forme est conçue pour mesurer uniquement des forces dans le plan horizontal ainsi que le couple vertical associé. L'étendue de mesure des forces varie entre -100 et +100 [micron]N avec une résolution de l'ordre du nanoNewton. Elle travaille en mode actif grâce à un asservissement autour de sa configuration d'équilibre (établie en absence d'efforts à mesurer). La nature des efforts de rappel utilisés pour la mise en oeuvre de l'asservissement est électromagnétique. Les modèles magnétique et électromagnétique développés permettent de déterminer les forces qui s'appliquent au centre de gravité de la plate-forme par le biais de la connaissance de la configuration spatiale de cette dernière et des courants dans les bobines de commande. En termes d'application, cette plate-forme peut être utilisée dans le cadre de la caractérisation des micro-objets déformables (micromécanismes, cellules, etc.) et des microsurfaces.
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Université de Franche-Comté
/ 27-05-2009
Abbar Malha
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Cette thèse propose une nouvelle méthode de détection, intermédiaire entre les deux méthodes existantes en OCT, qui sont : l'OCT dans le domaine temporel et l'OCT dans le domaine fréquentiel (FDOCT). La technique OCT que nous présentons est basée sur un réseau de diffraction. Elle fournit le profil de réflectivité en profondeur de l'échantillon analysé instantanément, sans effectuer de balayage mécanique dans le bras de référence de l'interféromètre ni de traitement numérique du signal réfléchi par l'échantillon. Une partie de cette thèse est dédiée à la description du principe de fonctionnement et à l'architecture du dispositif. En introduisant un balayage transversal dans le système, des images en deux dimensions et en trois dimensions de l'échantillon ont été réalisées. Nous décrivons par la suite comment nous accédons à l'information spectroscopique en profondeur de l'échantillon analysé, de façon optique et sans post-traitement grâce à la même technique. Pour cela, un système de démultiplexage en longueur d'onde est introduit dans le dispositif OCT qui devient ainsi un instrument de spectro-tomographie optique de cohérence. De cette façon, pour chaque point objet analysé, une image en deux dimensions est affichée en temps réel sur un détecteur plan. La direction horizontale correspond à la profondeur tandis que la direction verticale correspond à la décomposition spectrale de la trace de corrélation. Nous présentons le principe du système et montrons quelques résultats expérimentaux.
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