2022-04939 - Ingenieur R&D H/F : Développement d'un système d’acquisition multi-capteurs pour l’usine du futur

Type de contrat : CDD

Niveau de diplôme exigé : Bac + 5 ou équivalent

Autre diplôme apprécié : These de doctorat en Robotique ou Traitement du signal

Fonction : Ingénieur scientifique contractuel

Niveau d'expérience souhaité : Jeune diplômé

A propos du centre ou de la direction fonctionnelle

Le centre Inria d’Université Côte d’Azur compte 36 équipes de recherche, ainsi que 7 services d’appui à la recherche. Le personnel du centre (500 personnes environ dont 320 salariés Inria) est composé de scientifiques de différentes nationalités (250 personnes étrangères sur 50 nationalités), d’Ingénieurs, de Techniciens et d’Administratifs. 1/3 du personnel est fonctionnaire, les autres sont contractuels.

La majeure partie des équipes de recherche du centre sont localisées à Sophia Antipolis et Nice dans les Alpes-Maritimes.  Quatre équipes   sont   implantées   à   Montpellier   et   une   équipe est hébergée par le département d’informatique de l’université de Bologne en Italie. Inria est membre fondateur d’Université Côte d’Azur et partenaire de l’I-site MUSE porté par l’Université de Montpellier.

Contexte et atouts du poste

Ce poste d'ingénieur de R&D d'une durée de 18 mois est proposé dans le cadre d’une collaboration entre les équipes Inria ACENTAURI et TITANE et Naval Group.

Equipes Inria

ACENTAURI est une équipe de robotique dirigée par Ezio MALIS qui étudie et développe des robots autonomes et intelligents qui collaborent entre eux pour réaliser des tâches difficiles dans des environnements complexes et dynamiques. L'équipe aborde les problèmes de perception, de décision et de contrôle pour la collaboration multi-robot en proposant une approche hybride originale de l'intelligence artificielle basée sur les modèles et les données et en étudiant des algorithmes efficaces. L'équipe se concentre sur les applications telles que les systèmes multi-robot rondiers pour la surveillance de l'environnement et le transport de personnes et de marchandises. Dans ces applications, plusieurs robots partagent des informations multi-capteurs provenant éventuellement de l'infrastructure. L'efficacité des approches proposées est démontrée sur des systèmes robotiques réels comme les voitures et les drones en collaboration avec des partenaires industriels.

TITANE est une équipe dirigée par Pierre ALLIEZ qui étudie la modélisation géométrique 3D et le traitement numérique de la géométrie. L'équipe conçoit des algorithmes et des structures de données géométriques, notamment pour la conversion de mesures en modèles 3D, l'approximation de formes, la génération de maillages et les composants algorithmiques utilisés pour le jumeau numérique. L'équipe contribue à la bibliothèque C++ CGAL, qui offre des structures de données et des algorithmes géométriques en 2D, 3D et dD (dimension arbitraire). Les applications privilégiées sont la reconstruction de villes en 3D, les jumeaux numériques de sites de construction et de sites industriels, la robotique et la génération de cartes 3D à partir d'images satellites.

Contexte


Le contexte est celui de l’usine du futur pour Naval Group, pour les frégates et les bâtiments de surface. En entrée on dispose d’une maquette numérique (par exemple d’une frégate), du planning de montage des équipements et de données de mesures (images ou Lidar). La plupart des composants à monter sont fournis par des sous-traitants. En sortie on souhaite opérer un suivi du chantier de montage pour comparer les modèles "as-designed" avec les modèles "as-built". L’enjeu du projet est un besoin de coordination sur les chantiers pour la décision de planification. Il faut pouvoir suivre l'avancement d'un projet réel et vérifier sa conformité à l’aide d’un jumeau numérique. Actuellement, comme il faut voir à bord pour vérifier, des rondes de visite sont requises pour valider l’avancement ainsi que la montabilité des équipements: par exemple, le carlingage et les attaches doivent être à la bonne place, avec les bonnes dimensions et les trous pour les vis, etc. Ces rondes sont chronophages et accidentogènes, sans parler des contraintes du chantier, par exemple l’absence temporaire d'électricité ou les nombreux équipements temporaires de montage et de sécurité.

Des déplacements sont prévus chez Naval Group à Lorient. Les frais de déplacements seront pris en charge dans la limite du barème en vigueur.

Mission confiée

L’objectif de ce poste d’ingénieur de 18 mois est de construire les système de mesure multi-capteurs et d’implémenter les logiciels pour le suivi des travaux. On envisage un système de capteurs (caméras et des Lidar) monté sur un trépied, et l’ajout d'une tablette portés par des opérateurs sur le terrain pour la visualisation des résultats. Les développements de logiciels seront basés sur le libraires open-source CGAL (C++) et OPENROX (C) (les interfaces utilisateur seront développées avec QT):

  • Logiciel pour pour l'étalonnage précis d'un système multi-capteurs composé de deux caméras et un ou deux lidars. L'étalonnage consiste à estimer à la fois les paramètres intrinsèques des capteurs et les paramètres extrinsèques (la position et orientation de chaque capteur par rapport aux autres). Ces paramètres d'étalonnage sont fondamentaux pour effectuer une reconstruction 3D de l'environnement et doivent donc être estimés de façon très précise.
  • Logiciel pour calculer l'emplacement optimal du système multi-capteurs qui doivent couvrir l’ensemble de la zone à surveiller. Un recouvrement commun deux à deux des parties observées est souhaitable à la fois pour faciliter la calibration du système (c’est à dire, l’estimation de l’emplacement relatif des capteurs pour recaler l’ensemble des données acquises dans le même repère), et pour obtenir des mesures redondantes en cas d’occultations. Au cours du montage, la densité des équipements augmente au fur et à mesure, pour finir par obtenir uniquement des coursives et un bâtiment rempli d'équipements dans le cas d’usage du sous-marin. Il y a donc potentiellement de plus en plus d’occlusions. Il est probablement souhaitable de positionner les capteurs sur des points hauts pour minimiser les occlusions et ne pas gêner le passage.
  • Logiciel pour l'acquisition synchronisé des donnée incluant le guidage l'utilisateur dans la prise des mesures avec le système multi-capteurs. La visualisation des position optimales se fera en superposition de la maquette numérique fournie par Naval Group.
  • Logiciel pour détecter des différences entre les pièces conçues en CAO et celles montées (avec brides, gainages, boulonnerie, etc). De plus, le modèle “as-designed” peut se chevaucher avec le modèle "as-built”, et des équipements peuvent apparaître tardivement. L’équipement du chantier peut masquer la perception du réel: gaines, échafaudages, échelles, garde-corps, câbles, etc. La caméra doit pouvoir voir assez loin et les éclairages sont artificiels, ce qui crée des halos et des ombres dures. La précision requise doit être suffisante pour valider la présence et le montage valide d’un équipement. En plus de methodes de detection classiques, on envisage l'utilisation de methodes de machine learning.

Le(a) candidat(e) travaillera en étroite collaboration avec un postdoc qui sera en charge de la conception et le prototypage des algorithme de detection de différence. Le(a) candidat(e) sera en charge de l'implementation en temps-réel des algorithmes, y compris l'inference dans le cas du machine learning. Les expérimentations (plusieurs prises de mesures des différentes phases de montage d'un bateau) grandeur réelle s'effectueront sur les chantiers de Naval Group à Lorient. Des déplacements sont à prévoir pour la mise au point du système, l’acquisition des données et des démonstrations.

Principales activités

Plan de travail :

Le plan de travail est décomposé comme suit:

  • Montage du système d’acquisition multi-capteurs sur trépied, synchronisation des capteurs et connexion au PC d'acquisition, écriture de la documentation.
  • Implémentation du logiciel étalonnage, tests unitaires et de non-régression, écriture de la documentation.
  • Implémentation du logiciel d'acquisition, tests unitaires et de non-régression, écriture de la documentation.
  • Mission à Lorient pour la duplication du système d’acquisition à Naval Group. Formation des ingénieur de Naval Group, à étalonnage du système et à l'acquisition de données. Acquisition de données.
  • Implémentation du logiciel pour calculer l'emplacement optimal du système multi-capteurs, tests unitaires et de non-régression, écriture de la documentation.
  • Mission à Lorient pour le test du logiciel et nouvelle acquisition de données.
  • Implémentation du logiciel pour détecter des différences entre les pièces conçues en CAO et celles montées, tests unitaires et de non-régression, écriture de la documentation.
  • Test sur les données acquises par notre système multi-capteur sur les chantiers de Naval Group.
  • Validation finale sur les chantiers de Naval Group.
  • Rédaction de documentation et rapports finaux.

Compétences

Le(a) candidat(e) doit avoir obtenu de préférence un doctorat en Robotique ou Traitement du signal ou un diplôme d’ingénieur. Le(a) candidat(e) doit avoir des bases solides en développement logiciel (Matlab, C/C ++, Python, Git, OpenCL...). Une connaissance de la programmation des methodes de machine learning (apprentisage et inference) et de la programmation GPU sera très appreciée. Enfin, un bon niveau en anglais lu/écrit/parlé est important.

Avantages

  • Restauration subventionnée
  • Transports publics remboursés partiellement
  • Congés: 7 semaines de congés annuels + 10 jours de RTT (base temps plein) + possibilité d'autorisations d'absence exceptionnelle (ex : enfants malades, déménagement)
  • Possibilité de télétravail (après 6 mois d'ancienneté) et aménagement du temps de travail
  • Équipements professionnels à disposition (visioconférence, prêts de matériels informatiques, etc.)
  • Prestations sociales, culturelles et sportives (Association de gestion des œuvres sociales d'Inria)
  • Accès à la formation professionnelle
  • Sécurité sociale