Développement et analyse d’une méthode d’assemblage par projection des instructions

Agotioh, Ange (2025). Développement et analyse d’une méthode d’assemblage par projection des instructions. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Au cours des dernières années, l’utilisation de dispositifs d’assistance numérique aux dépens de la méthode manuelle pour l’assemblage de produits a gagné de l’importance dans diverses industries, telles que l’aéronautique, la construction, l’agroalimentaire, promettant une productivité améliorée et des avantages ergonomiques pour les travailleurs.

Ce mémoire propose une étude comparative approfondie sur la mise en oeuvre de deux méthodes durant un assemblage, l’une avec l’assistance d’un projecteur FARO® et l’autre, qui est plutôt manuelle basée sur des mesures dimensionnelles fournies sur un dessin technique. L’objectif est de comparer les performances des deux méthodes, d’aborder l’utilisabilité, l’impact de ces deux méthodes sur la performance (temps d’assemblage et critères de qualité) et le ressenti des participants au moment de l’assemblage. Cette étude consiste à assembler trois configurations spatiales composées de pièces à géométries différentes. Les paramètres à recueillir sont la qualité de l’assemblage (adéquation par rapport aux tolérances exigées et qui est inspectée avec un bras de mesure), le temps d’assemblage ainsi que la posture des participants avec les caméras GO-PRO®. Finalement, nous avons recueilli le ressenti des participants (charge mentale et physique) avec NASA-TLX (NASA Task Load Index).

Des analyses statistiques du type ANOVA réalisées sur les résultats expérimentaux indiquent que la méthode assistée par projection FARO® est significativement plus précise que la méthode manuelle. Les données pour la précision sont mesurées avec le bras de mesure HEXAGON®. Par ailleurs, une réduction révélatrice du temps d’assemblage de l’ordre de 75 % est constatée lors d’utilisation de la méthode assistée par projection par rapport à la méthode manuelle. L’absence de tâches de mesurage est l’une des raisons expliquant cette situation. Les résultats de NASA-TLX pour le ressenti du participant permettent de constater également une réduction de la charge mentale pendant l’utilisation de la méthode FARO® grâce aux instructions projetées et au guidage visuel en temps réel.

La méthode par projection offre certes une plus grande précision que la méthode manuelle, cependant, certaines formes géométriques, dont les empreintes sont difficiles à projeter, peuvent engendrer des erreurs (humaines, précisions) pendant l’assemblage. Par ailleurs, la table d’assemblage est adaptée pour l’assemblage debout. Néanmoins, en ne permettant aucun ajustement, elle ne peut pas garantir une posture ergonomique confortable pour 90 à 95 % d’une population de participants(es) nord-américains. De ce fait, plusieurs risques ergonomiques, comme la flexion du tronc, de même qu’une sollicitation importante de la ceinture scapulaire non soutenue lors d’un travail de précision, ont une influence sur la diminution de la précision d’assemblage et de la performance. Il serait alors judicieux d’utiliser une table ajustable en hauteur. Ces constats pourraient servir pour la suite des travaux en vue de distinguer les pièces favorables pour l’utilisation de la méthode assistée par projection FARO®.

Titre traduit

Development and analysis of an assembly method using instruction projection

Résumé traduit

In recent years, the use of digital assistance devices over manual methods for product assembly has gained importance in various industries such as aerospace, construction, and agri-food, promising improved productivity and ergonomic benefits for workers.

This thesis presents an in-depth comparative study on the implementation of two methods during assembly: one using the assistance of a FARO® projector and the other, a manual method based on dimensional measurements provided on a technical drawing. The objective is to compare the performance of the two methods, assess their usability, evaluate their impact on performance (assembly time and quality criteria), and analyze participants’ experiences during the assembly process. This study involves assembling three spatial configurations composed of parts with different geometries. The parameters collected include assembly quality (compliance with required tolerances, inspected using a measuring arm), assembly time, and participants’ postures captured with GO-PRO® cameras. Finally, participants’ perceived workload (mental and physical) was evaluated using the NASA-TLX (NASA Task Load Index).

Statistical analyses using ANOVA on the experimental results indicate that the FARO® projection-assisted method is significantly more accurate than the manual method. The accuracy data is measured using the HEXAGON® measuring arm. Moreover, a remarkable 75% reduction in assembly time was observed when using the projection-assisted method compared to the manual method. The absence of measurement tasks is one of the key factors explaining this outcome. The NASA-TLX results also indicate a reduction in participants' mental workload when using the FARO® method, thanks to the projected instructions and real-time visual guidance.

While the projection method indeed offers greater precision than the manual method, certain geometric shapes with difficult-to-project outlines may lead to errors (human or precisionrelated) during assembly. Additionally, the assembly table used is designed for standing work. However, since it offers no adjustability, it cannot ensure a comfortable ergonomic posture for 90 to 95% of the North American participant population. As a result, several ergonomic risks— such as trunk flexion and significant strain on the unsupported shoulder girdle during precision work—can negatively affect assembly accuracy and overall performance. Therefore, using a height-adjustable table would be advisable. These findings could serve as a basis for future work aimed at identifying which parts are best suited for the FARO® projection-assisted method.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention de la maitrise en génie des risques de santé et de sécurité du travail". Comprend des références bibliographiques (pages 97-99).
Mots-clés libres:	assemblage, industrie 4.0, projection d’instructions, méthode, manuelle, assistance numérique, ressentie, NASA-TLX
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Nadeau, Sylvie
Codirecteur:	Codirecteur Tahan, Souheil-Antoine
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	22 déc. 2025 15:56
Dernière modification:	22 déc. 2025 15:56
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3757

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