WORKSHOP

Studying polyhedral properties in geometric tolerancing
Étude des propriétés des polyèdres en tolérancement géométrique

24 – 28 April, 2023

Organizing Committee
Comité d’organisation

Vincent Delos (I2M Bordeaux)

In mechanical engineering, the manufacturing processes of the parts in a mechanical system generate geometric deviations with respect to a nominal or perfect model created thanks to a Computer Aided Design tool. These deviations can strongly damage the behaviour of the mechanism. Geometric tolerancing has to predict if these deviations are acceptable according to the mechanism specifications. In the – very simple – case where we stack up cubes, the upper face wil never be perfectly parallel to the bottom one. So we have to be able to compute, according to the given manufacturing tolerances and contacts between cubes, the set of positions that can take the upper face with respect to the lower one. The operation Minkowski sum of polyhedra can model the total cumulative deviations through the mechanism, and the intersection deal with the multiple contacts between parts. The first algorithms able to process all the mechanisms came out from the laboratory I2M (UMR CNRS 5295). There are very numerous applications in the world of research (particle accelerator, detector, spectrometre,…) and industry (aeronautics, spatial, automotive, railway). However, there are still a lot of opened topics dealing with this polyhedral approach in a n-dimensional space. The originality of the works developed in I2M, backed by researchers from the LPSM (UMR CNRS 8001), is that we formalize geometric tolerancing through polyhedral operations.

En génie mécanique, les procédés de fabrication des pièces d’un mécanisme génèrent des écarts géométriques par rapport à un modèle nominal ou parfait obtenu à l’aide d’un outil de Conception Assistée par Ordinateur. Ces écarts peuvent fortement compromettre le comportement attendu du système mécanique. Le tolérancement géométrique doit donc prédire si les variations de ces pièces seront compatibles avec le comportement voulu du produit. Dans le cas -fort simple- d’une pile de cubes, la face du haut ne sera jamais parfaitement parallèle à celle du bas. On doit donc être en capacité de calculer, en fonction des tolérances d’usinage de chaque face et de chaque contact entre cubes, l’ensemble des positions que peut prendre la face du haut par rapport à celle du bas. L’opération somme de Minkowski des polyèdres permet de modéliser le cumul des défauts à travers le mécanisme, et l’opération qui consiste à les intersecter permet de traiter les contacts multiples entre pièces. C’est du laboratoire I2M (UMR CNRS 5295) qu’est sortie la première méthode opérationnelle capable de traiter tous les systèmes mécaniques. Les applications sont fort nombreuses dans le monde de la recherche (accélérateur de particules, détecteur, spectromètre,…) ainsi que de l’industrie (aéronautique, ferroviaire, automobile, spatial). Il n’en demeure pas moins qu’il reste de nombreuses questions à aborder concernant les problématiques polyédriques dans des espaces à n-dimensions. L’originalité des travaux développées à I2M, appuyé par des chercheurs du LPSM (UMR CNRS 8001), est que nous formalisons le tolérancement géométrique à travers des opérations sur des polyèdres.

SPONSORS