New contributions to the application of moments in visual servoing

Cette thèse propose des contributions très prometteuses au sujet du choix des primitives visuelles en asservissement visuel utilisant les moments 2D extraits de l’image. Nous avons proposé une nouvelle manière de résoudre un problème important en asservissement visuel, à savoir la commande du mouvement de rotation suivant les axes orthogonaux à l’axe optique. Ce travail représente une amélioration significative des travaux précédents en asservissement visuel basé sur l’utilisation des moments 2D extraits de l’image pour commander les degrés de liberté des robots manipulateurs. La commande la plus utilisée est connue sous le nom de commande cinématique. L’approche emploie un descripteur global d’image basé sur des moments 2D "shifted" dont les invariants calculés à partir de ces moments 2D "shifted" utilisent des moments d’ordre faible connus pour être robustes au bruit. De plus, ces invariants choisis ne dépendant pas de la forme de l’objet, sont invariants au mouvement de translation, de rotation et d’échelle. Cette nouvelle façon de faire vient ainsi résoudre les problèmes vus dans les travaux précédents relatifs aux choix des combinaisons des moments invariants basés sur les moments centrés et qui dépendent de la forme de l’objet considéré. Dans les travaux précédents, ces invariants sont calculés avec des moments dont l’ordre est compris entre trois et cinq qui sont vulnérables aux bruits de mesure. D’un point de vue asservissement visuel, le travail est basé sur la détermination explicite de la matrice d’interaction calculée à partir des moments 2D "shifted" dont le choix des paramètres de décalages respectent les propriétés d’invariances aux mouvements de translation, de rotation et d’échelle. En procédant ainsi, les informations visuelles choisies montrent la capacité de représenter les objets de formes symétriques et non symétriques. Des résultats de simulations sont présentés pour illustrer la validité de notre proposition.This thesis proposes nice and very promising contributions about the choice of visual features in image moments-based visual servoing. We proposed a new way towards solving an important problem in Visual Servoing, namely control of non-optic axis rotational degrees of freedom. This work represents a significant improvement respect to previous works on image-based visual servoing of robot manipulators, with the camera in-hand configuration and under the control scheme known as kinematic control. The approach uses global image features that are based on shifted image moments of a planar target. The improvement consists in a particular selection of a combination of shifted image moments of low order such that they do not depend on the planar target shape ; thus solving the problem seen in related previous works where the selection of central or regular image moments combinations depended on the planar target shapes. From a visual servoing point of view, the work is based on the explicit resolution of the interaction matrix related to any shifted image moment, on the appropriate combination of these moments and on the proper selection of the shifted parameters. By doing so, the new features show improved ability to represent symmetrical objects and several kinds of objects defined from closed contours or from a set of points. Six visual features are selected to design a decoupled control scheme when the object is parallel to the image plane. This nice property is then generalized to the case where the desired object position is not parallel to the image plane. Finally simulated results are presented to illustrate the validity of our proposal

Étude de l'utilisation dans le béton des cendres de boues de la station d'épuration des eaux usées de la Communauté urbaine de Montréal

Dans le cadre de ce mémoire, nous nous sommes d'abord intéressés à la caractérisation physico-chimique des cendres de boues calcinées afin d'évaluer leur potentiel d'utilisation dans le béton. De façon générale, il existe d'après la bibliographie, trois méthodes d'introduction des cendres volantes dans le béton: le remplacement simple; l'addition; le remplacement partiel du ciment et des granulats fins. Par un programme expérimental, réalisé sur pâte, sur mortier et sur béton, nous avons pu mesurer l'importance de la texture, de la morphologie et de la composition des cendres de boues calcinées sur la cinétique d'hydratation et les propriétés rhéologiques. Nous nous sommes ensuite intéressés au développement microstructural des systèmes incorporant ces cendres. Nous avons par ailleurs montré l'importance de la méthode de remplacement et surtout de l'arrangement granulaire sur les propriétés mécaniques. L'objectif étant de pouvoir recycler le plus de cendres possible dans les bétons, nous avons étudié la durabilité de certains mélanges optimisés. Bien que leur durabilité soit satisfaisante, ces mélanges nécessitent des essais supplémentaires de perméabilité à l'eau et aux ions chlores, ainsi que des essais de fluage et de retrait

Nouvelles contributions à l'application des moments en asservissement visuel

This thesis proposes nice and very promising contributions about the choice of visual features in image moments-based visual servoing. We proposed a new way towards solving an important problem in Visual Servoing, namely control of non-optic axis rotational degrees of freedom. This work represents a significant improvement respect to previous works on image-based visual servoing of robot manipulators, with the camera in-hand configuration and under the control scheme known as kinematic control. The approach uses global image features that are based on shifted image moments of a planar target. The improvement consists in a particular selection of a combination of shifted image moments of low order such that they do not depend on the planar target shape ; thus solving the problem seen in related previous works where the selection of central or regular image moments combinations depended on the planar target shapes. From a visual servoing point of view, the work is based on the explicit resolution of the interaction matrix related to any shifted image moment, on the appropriate combination of these moments and on the proper selection of the shifted parameters. By doing so, the new features show improved ability to represent symmetrical objects and several kinds of objects defined from closed contours or from a set of points. Six visual features are selected to design a decoupled control scheme when the object is parallel to the image plane. This nice property is then generalized to the case where the desired object position is not parallel to the image plane. Finally simulated results are presented to illustrate the validity of our proposal.Cette thèse propose des contributions très prometteuses au sujet du choix des primitives visuelles en asservissement visuel utilisant les moments 2D extraits de l’image. Nous avons proposé une nouvelle manière de résoudre un problème important en asservissement visuel, à savoir la commande du mouvement de rotation suivant les axes orthogonaux à l’axe optique. Ce travail représente une amélioration significative des travaux précédents en asservissement visuel basé sur l’utilisation des moments 2D extraits de l’image pour commander les degrés de liberté des robots manipulateurs. La commande la plus utilisée est connue sous le nom de commande cinématique. L’approche emploie un descripteur global d’image basé sur des moments 2D "shifted" dont les invariants calculés à partir de ces moments 2D "shifted" utilisent des moments d’ordre faible connus pour être robustes au bruit. De plus, ces invariants choisis ne dépendant pas de la forme de l’objet, sont invariants au mouvement de translation, de rotation et d’échelle. Cette nouvelle façon de faire vient ainsi résoudre les problèmes vus dans les travaux précédents relatifs aux choix des combinaisons des moments invariants basés sur les moments centrés et qui dépendent de la forme de l’objet considéré. Dans les travaux précédents, ces invariants sont calculés avec des moments dont l’ordre est compris entre trois et cinq qui sont vulnérables aux bruits de mesure. D’un point de vue asservissement visuel, le travail est basé sur la détermination explicite de la matrice d’interaction calculée à partir des moments 2D "shifted" dont le choix des paramètres de décalages respectent les propriétés d’invariances aux mouvements de translation, de rotation et d’échelle. En procédant ainsi, les informations visuelles choisies montrent la capacité de représenter les objets de formes symétriques et non symétriques. Des résultats de simulations sont présentés pour illustrer la validité de notre proposition

The role of C-S-H microstructure and calcium hydroxide on creep and shrinkage of hardened portland cement paste.

The thesis provides new research related to the mechanisms of creep and shrinkage of hardened Portland cement paste. The emphasis is put on the role of calcium silicate hydrate (C-S-H) microstructure and calcium hydroxide the most important phases in hydrated Portland cement paste. Specially designed specimens were used for creep and shrinkage measurements. These were well hydrated and very thin in order to avoid the occurrence of moisture gradients during the drying process. Length change of specimens following organic solvent exchange was used as a microstructural probe. Length change data of compacted CH powder, pre-conditioned from 11% to 85% relative humidity, are presented in order to support inferences on the role of CH in cement paste. Similar measurements were conducted on Portland cement and tri-calcium silicate pastes. It is suggested that the length change on removal of water may be related to surface energy changes not always specific to the C-S-H phase alone. Mass change measurements versus time during exchange were carried out to support the interpretation of the length change behavior. The re-saturation of Portland cement paste systems with synthetic pore solution after several drying pre-treatments was adopted to facilitate electrical measurements in order to investigate the shrinkage, creep, and creep recovery behavior. The state of the water in each pre-treated specimen was characterized using the DTGA methods. The coupling of a.c. impedance spectroscopy (ACIS) and creep and shrinkage measurements established ACIS as an effective method for evaluating pore structure modification as well as the nature of changes to the pore network of cement paste during creep and shrinkage experiments. Cement paste specimens from which all evaporable water was completely removed were found to creep a significant amount contrary to the hypothesis that they should not creep at all. The compacted calcium hydroxide specimens were found to creep with a creep coefficient less than one. This suggested that calcium hydroxide makes a contribution to the overall deformation of cement paste systems

Early age strain recovery of hardened cement paste - microstructural factors

The total strain and strain recovery-time response of hardened cement paste subjected to a sustained load was followed using impedance spectroscopy. An immediate increase in the high frequency arc diameter on removal of the load was interpreted in terms of microstructural behavior. The nature of the strain recovery characteristics were observed to be strongly dependent on the water-cement ratio. Aspects of a strain recovery mechanism based on re-adsorption of water on unloading are discussed.Les chercheurs ont analys\ue9 par spectroscopie \ue0 imp\ue9dance la d\ue9formation totale et le d\ue9lai de recouvrance d'une p\ue2te de ciment durcie soumise \ue0 une charge soutenue. Ils ont interpr\ue9t\ue9 l'augmentation imm\ue9diate dans le diam\ue8tre d'arc de haute fr\ue9quence sur la charge comme un comportement microstructural. La nature des caract\ue9ristiques de la recouvrance d\ue9pendrait en grande partie du rapport eau-ciment. Le rapport discute des aspects du m\ue9canisme de recouvrance et de l'effet de la r\ue9-adsorption de l'eau sur la d\ue9charge.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye

Effect of drying methods on microstructural changes in hardened cement paste: an a.c. impedance spectroscopy evaluation

The study objective was to obtain real-time descriptions of microstructural change during shrinkage of cement paste through the coupling of time-dependent deformation and impedance measurements. The experiments, using AC impedance techniques and based on various cement microstructures obtained from pre-drying treatments, were designed to further understanding of drying shrinkage mechanisms in cement-based materials.L'objectif de cette \ue9tude \ue9tait d'obtenir des descriptions en temps r\ue9el des changements au niveau microstructural qui surviennent pendant le retrait de la p\ue2te de ciment, par le couplage de mesures de la d\ue9formation et de l'imp\ue9dance en fonction de la variable chronologique. On a con\ue7u ces exp\ue9riences, qui utilisent les techniques de mesure de l'imp\ue9dance c.a. et sont fond\ue9es sur diverses microstructures de ciment obtenues \ue0 partir de traitements de pr\ue9-s\ue9chage, dans le but d'approfondir la compr\ue9hension des m\ue9canismes du retrait au s\ue9chage dans les mat\ue9riaux de construction cimentaire.Peer reviewed: YesNRC publication: Ye

Assessment of the short-term creep of hardening cement paste at early age by ac impedance spectroscopy techniques

Peer reviewed: YesNRC publication: Ye

Effect of solvent exchange on length change and creep of D-dried hydrated C3S paste

Peer reviewed: YesNRC publication: Ye