Development of a portable apparatus for infrared screening of building elements / Développement d'un dispositif portable pour l'auscultation thermographique des éléments de construction
Funding: Internship financial compensation (THERMAP project)
Duration: 5-6 months/ starting 02.2015 or 03.2015
Advisors: Adlane Habed (ICube-Control, Vision and Robotics research team / MCF TPS) and Lazaros Mavromatidis (ICube-Civil Engineering research team / MCF INSA Strasbourg)
Localisation: INSA (campus Esplanade) and Site d'Illkirch de ICube (Campus Strasbourg sud)
General Context
The general context of the present project is within the field of automated analysis of thermal scenes. Thus, successive steps of multi-scale experimentations are required with the aim to contribute in developing a complex numerical model for in situ building envelope thermal characterisation. There is a vast literature that focuses on the qualitative diagnosis of building elements through IR measurements. However, the objective of this work is to exceed the simple qualitative analysis and provide quantitative results regarding the selected thermophysical properties.
Problem description and scientific approach
The present project focuses on the use of infrared thermography for in situ quantitative thermal analysis of building components and facade elements. Only few methods for in situ quantitative diagnosis through infrared thermography are nowadays available. These works highlight the concrete difficulties regarding the acquisition of reliable data on the thermal characteristics of building components. Indeed, these difficulties are mainly related to the portability of data acquisition systems, the influence of the external environment -which is not controlled throughout the measurements- as well as the information defined through postexperimental methods because of a lack of input data. Finally, this project will lead to supply all the necessary information for developing a digital BIM type model (building information modelling (BIM) is a process involving the generation and management of digital representations of physical and functional characteristics of building elements) for non-destructive control and in situ facade elements thermal diagnosis.
Approach and required knowledge
This subject involves a deep literature review and a thorough study of existing devices, the design of a mobile apparatus comprised of RGB and IR sensors, the geometric and thermal calibration of such system (including the design of an appropriate calibration pattern), and the establishment of original experimental protocols. Candidatures from M.Sc. Degree candidates or applied thermal engineering graduation candidates with background in computer vision (including numerical optimization and signal processing) and/or thermal engineer students with background on heat transfer and quantitative infrared thermography are welcomed and encouraged. Furthermore the interested candidates should have a strong interest for academic research.
Programming skills: Good programming skills in Matlab/FORTRAN, C/C++.
How to apply: candidates are invited to submit a detailed CV, a cover letter, and their academic transcripts of the two last semesters at habed@unistra.fr and lazaros.mavromatidis@insa-strasbourg.fr.
Financement : gratification de stage (projet THERMAP)
Durée: 6 mois à partir de février ou de mars 2015
Co-encadrement : Adlane Habed (ICube-équipe AVR / MCF TPS) et Lazaros Mavromatidis ICube-équipe GCE/ MCF INSA Strasbourg)
Localisation: INSA (campus Esplanade) et Site d'Illkirch de ICube (Campus Strasbourg sud)
Contexte
Les travaux du présent projet se placent dans le cadre de l’analyse automatisée de scènes thermiques et nécessitent donc des étapes successives d’expérimentation multi-échelle afin de contribuer au développement d’une maquette numérique complexe pour pouvoir caractériser un élément de façade ou une façade entière. Il existe une vaste littérature concernant les travaux de recherche se focalisant sur le diagnostic qualitatif d’un bâtiment par mesures IR. Cependant, l’objectif du présent projet est de dépasser l’analyse qualitative et de fournir des résultats quantitatifs.
Pistes et verrous scientifiques
Le présent projet vise à appliquer la thermographie infrarouge pour le diagnostic quantitatif des éléments de construction in situ. Seul un petit nombre de méthodes de diagnostic quantitatif in situ par thermographie infrarouge sont disponibles. Ces méthodes souffrent d’imprécisions liées principalement à l’interaction avec l’environnement. Une autre source d’incertitude provient de la portabilité des systèmes d’acquisition (appareils de petite taille avec une résolution inférieure à celle des éléments métrologiques disponibles pour des configurations de laboratoire). Enfin, le présent projet fournira toutes les informations nécessaires au développement d’une maquette numérique de type BIM (modélisation 3-D des données du bâtiment (BIM) permettant de rendre l’empreinte thermique plus compréhensible et de fournir une valeur ajoutée à chaque étape du processus du Diagnostique de Performance Energétique) pour le contrôle non destructif et l’inspection thermique in situ des éléments de façade.
Démarche et compétences attendues
Ce projet comprendra une analyse approfondie des dispositifs existants, la conception d’un dispositif portable constitué de capteurs IR et RGB, le calibrage géométrique et thermique d’un tel système (y compris la conception d’une mire de calibrage appropriée), et la mise en place de protocoles expérimentaux originaux. Ce sujet peut convenir pour un stage de Master 2 en informatique ou un projet de fin d'études en école d'ingénieur (spécialité génie énergétique). Des compétences en modélisation numérique sont indispensables ainsi que des connaissances de base sur les transferts thermiques sont nécessaires. Des connaissances de base en imagerie seront appréciées. Le candidat devra faire preuve d'une bonne autonomie et des capacités d’analyse et de communication.
Compétences requises en programmation : Matlab /FORTRAN ; C/C++.
Candidature: les candidats sont invité(e)s à envoyer un CV détaillé, une lettre de motivation et les relevés de notes des deux derniers semestres à habed@unistra.fr et lazaros.mavromatidis@insa-strasbourg.fr.