Contribution to the estimation of uncertainties in assembly operations assisted by 3D metrology

Jafari, Moloud (2026). Contribution to the estimation of uncertainties in assembly operations assisted by 3D metrology. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Jig -based assembly is a method widely used in the automotive and aerospace industries. Among its advantages, its robustness and its metrological performance (good repeatability) can be mentioned. In addition, even non-specialists can use it; the components are immobilized using stops before finalizing the assembly. Finally, quality is guaranteed through certification of the fixture used. On the other hand, the disadvantages are numerous. In addition to the significant cost of manufacturing and calibrating these jig, they are intended for a specific use; as soon as there is a modification or an alteration of the model or the components, costly modifications must be carried out.

For approximately two decades, the development of 3D measurement systems has been impressive. Today, we have access to technologies that allow the simultaneous tracking of a set of targets (>30) within the workspace (up to 100×100 m) with good accuracy (<0.5 mm @ 95%). The principle of jigless assembly (Jigless Assembly) exploits the capabilities of 3D measurement equipment (e.g., iGPS, laser tracker…) to position and orient components according to the required specifications. The idea is therefore to propose a new assembly method, referred to as “Metrology-Assisted Assembly” (MAA), which is intended as an alternative to jig-based assembly. MAA will offer very good flexibility, which can translate into productivity gains.

However, for industrial deployment, it is necessary to resolve a technological barrier, which is the quality assurance of the assembly that will be obtained by MAA. Indeed, it is necessary to estimate and document the uncertainty inherent to an assembly operation carried out using MAA. Thus, the main question is to develop an approach to quantify the uncertainty associated with the result obtained by MAA on a critical characteristic (KC)? The main objective of this thesis is the development of a general methodology to estimate the uncertainty of a metrology-assisted assembly operation using an iGPS system.

Titre traduit

Contribution à l'estimation des incertitudes dans les opérations d'assemblage assistées par la métrologie 3D

Résumé traduit

L’assemblage sur gabarit est une méthode très employée dans les industries automobiles et aéronautiques. Parmi ses avantages, nous pouvons mentionner sa robustesse et ses performances métrologiques (bonne répétabilité). Aussi, même des non spécialistes peuvent l’utiliser, les composants sont immobilisés avec des butées avant de finaliser l’assemblage. Finalement, la qualité est garantie par une certification du gabarit employé. Par contre, les désavantages sont nombreux. En plus de l’important coût de fabrication et d’étalonnage de ces gabarits, ces derniers sont prévus pour un usage spécifique ; dès qu’il y a une modification ou une altération du modèle ou des composants, des modifications coûteuses doivent être réalisées.

Depuis environ deux décennies, le développement des systèmes de mesures 3D est impressionnant. Aujourd’hui, nous avons accès à des technologies qui permettent le suivi simultané d’un ensemble de cibles (>30) dans l’espace de travail (jusqu’à 100×100 m) avec une bonne précision (<0.5 mm @ 95%). Le principe de l'assemblage sans gabarit (Jigless Assembly) exploite les capacités des équipements de meure 3D (ex. iGPA, Laser Tracker…) pour positionner et orienter les composants selon les requis exigés. L’idée est donc de proposer une nouvelle méthode d’assemblage, dite « Assemblage Assisté par Métrologie » (AAM), qui se veut une alternative à celle de l’assemblage sur gabarit. L’AAM offrira une très bonne flexibilité qui peut se traduire par des gains de productivité.

Toutefois, pour un déploiement industriel, il faut résoudre un verrou technologique qui est l’assurance qualité de l’assemblage qui sera obtenu par AAM. En effet, il faut estimer et consigner l’incertitude inhérente à une opération d’assemblage réalisée par AMM. Ainsi, la principale question est de développer une approche pour chiffrer le doute associé sur le résultat obtenu par AAM sur une caractéristique critique (KC)? Ce mémoire a pour principal objectif le développement d’une méthodologie générale permettant d’estimer l’incertitude sur une opération d’assemblage AAM en utilisant un système iGPS.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master's degree with thesis in mechanical engineering". Comprend des références bibliographiques (119-122).
Mots-clés libres:	assemblage sans gabarit, assemblage assisté par métrologie (AAM), iGPS, laser tracker, incertitude de mesure
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Tahan, Souheil-Antoine
Codirecteur:	Codirecteur Rivest, Louis Sattarpanah Karganroudi, Sasan
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie mécanique
Date de dépôt:	04 mars 2026 19:27
Dernière modification:	04 mars 2026 19:27
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3825

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