Conception d'un outil de restitution D’Indice constructif par reconnaissance d'images = Design of a tool for the restitution of a constructive index using image recognition.

Alors qu'Ariane 6 se prépare à prendre la relève, le CNES se tourne vers l'avenir avec ses partenaires pour maintenir sa compétitivité sur ce marché très concurrentiel où de nouveaux acteurs émergent. Dans cet environnement en constante évolution, il est de plus en plus nécessaire d'évaluer la qualité technologique des différents étages de lancement proposées par des tiers et/ou des entreprises partenaires. Cette qualité technologique peut dans certains cas être évaluées à l'aide de lois d'indices constructifs. C'est pourquoi il peut être utile d'utiliser d'autres outils pour accélérer les procédures d'analyse. L'objectif de ce travail est donc de jeter les bases et de contribuer à la définition de la structure d'un outil de calcul capable de restituer l'indice de constructif d'un étage lanceur à partir d’une image. La valeur de l'indice constructif, considérée comme le rapport entre la masse sèche et la masse de propergol de l'étage, permet de positionner le lanceur par rapport à une lois d’indice donné. Cela donne la possibilité d'évaluer l'état d'avancement technologique de l’étage et donc de tirer des conclusions sur les performances et la faisabilité de production. L'outil comprendra quatre sections principales : une pour le calcul des efforts, une pour la reconnaissance d'images, une pour le dimensionnement analytique des structures et une pour l'évaluation de l'indice constructif. Le contenu du stage se concentrera par contre sur les deux blocs centraux liés au dimensionnement structurel et à la reconnaissance d'images La partie sur la reconnaissance et sur le traitement d’images est dédiée à la segmentation des éléments structurels de l'étage du lanceur et à l'extrapolation des mesures géométriques utiles à la phase de dimensionnement. Les éléments structurels principaux sur lesquels l'accent a été mis sont le structures cylindriques et coniques, les capacités sous pression et la croix du moteur. Dans un premier temps, après une phase de recherche bibliographique, on a essayé de tracer la voie à suivre pour de parvenir à des résultats tout en limitant la complexité de la tâche. Le modèle UNet a enfin été utilisé comme modèle de référence pour la segmentation d'images puisqu’il possède une architecture simple et efficace permettant de gérer des images de différentes tailles et avec des données d'entraînement limitées. Avant de procéder à la création du modèle, il était nécessaire de combler l'absence d'une base d'images, c'est pour cette raison que des macros CATIA ont été réalisées pour automatiser le processus de génération d'images. Pour conclure, des algorithmes de traitement d'images ont été analysés, parmi eux la transformée de Hough et des méthodes de détection des contours. La partie sur le dimensionnement analytique se concentre principalement sur la recherche et l'analyse des méthodes de calcul utilisées pour dimensionner les principaux éléments structurels d’un étage lanceur. Les critères de dimensionnement de chaque composant seront reprisés de manière détaillée avec une approche analytique, en tenant compte également de la variabilité des matériaux. Les matériaux pouvant être de différents types, il faudra donc traiter les différents cas afin de pouvoir ensuite se ramener jusqu’au cas d’un matériau isotrope et simplifier le dimensionnement. L'objectif de cette partie est donc de fournir des formules que l'outil de calcul peut utiliser pour calculer la masse sèche.