Brevet FR2576417A1 — publié le 19860725

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR EXAMINER L'ETAT DE L'INTERIEUR D'UN ARBRE OU D'UN ELEMENT DE CONSTRUCTION EN BOIS L'invention concerne un procédé et un dispositif pour examiner l'état de l'intérieur des arbres plantés le long des routes, dans des plantations, les parcs ou les forêts, en vue de déterminer leur état de santé, et également pour examiner si des mâts en bois ou des éléments de construction en bois de ponts, de bâtiments ou d'échafaudages présentant des détériorations éventuelles provoquées par des parasites végétaux ou animaux. En plus des méthodes non destructives pour examiner l'état-de l'intérieur des arbres ou des éléments de construction en bois à l'aide d'ultrasons, de rayons X et analogues, on connaît des procédés dans lesquels on pratique un percage dans l'échantillon à examiner pour tirer des conclusions concernant l'état de l'intérieur du bois à la faveur d'un examen dudit percage, par exemple à l'aide d'une sonde électrique, ou par un contrôle des parties de bois enlevées lors de l'opération de percage. Or, ces procédés sont trop onéreux en investissements sous forme d'appareillage, ou bien ils réduisent considérablement des carac- téristiques de résistance mécanique de l'échantillon examiné. Afin d'éliminer ces inconvénients, on a déjà proposé un dispositif et un procédé dans lequel une aiguille sollicitée élastiquement est piquée dans le bois, cependant qu'on mesure la résistance à la pénétra- tion en fonction de la profondeur de pénétration (voir FORSTW.Cbl. 81, Année 1962, 7/8, p. 222-230). Toutefois, les résultats de mesure obtenus par ce procédé sont relativement peu précis et ne permettent que des appréciations approximatives de l'état de l'intérieur de l'échantillon examiné. Ceci est d'autant plus vrai que la profondeur de pénétration est plus grande, étant donné que les résultats deviennent plus faux dans la mesure o les surfaces de frottement et de contact de l'aiguille dans le bois augmentent. Néanmoins, les spécialistes donnent la préférence à ce procédé, du fait qu'il n'a pas d'influence notable sur les caractéristiques de résistance du bois examiné. La présente invention a donc pour but de perfectionner le procédé utilisant une aiguille, de façon telle qu'il permette d'obtenir des résultats de mesure sensiblement plus précis et qu'en même temps il se prête à l'application pratique pour des examens en grande série sans entraîner des dépenses injustifiables. Selon l'invention, ce but est atteint par un procédé dans lequel on soumet à un mouvement de rotation une aiguille choisie de façon telle que le diamètre de sa tête soit plus grand que le diamètre de sa tige, et dans lequel on mesure pendant la pénétration de l'aiguille l'appel de puissance des moyens d'entraînement en rotation et/ou des moyens d'avan- ce de l'aiguille. Le procédé selon l'invention fournit des résultats précis et non susceptibles d'être faussés, étant donné que lors de la pénétration de l'aiguille rotative dont la tête est légèrement plus grande, seule cette tête est sollicitée par les forces qui correspondent à l'état de l'inté- rieur du bois examiné, de sorte que la mesure de l'appel de puissance du à l'entraînement de l'aiguille fournit une image précise de la structure interne du bois et vraiment exacte en fonction de la position instantanée de la tête de l'aiguille, c'est-à-dire en fonction de la profondeur de pénétration de celle-ci. On peut rendre perceptibles, pour l'opérateur, les résultats de mesure par voie optique, ou aussi acoustiquement, par les variations du bruit produit par les moyens d'entraînement de l'aiguille, de sorte que l'opérateur ait déjà d'emblée une indication sommaire concernant l'état du bois. Selon un mode de mise en oeuvre avantageux, ces résultats de mesure peuvent aussi être affichés visuellement sur un écran en vue d'une appréciation précise, ou bien ils peuvent être enregistrés sur une bande d'enregistrement et/ou être emmagasinés sur un support électro- nique de données. Dans un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'inven- tion, l'appel de puissance par les moyens d'entraînement de l'aiguille est déterminée par la mesure de l'appel de courant électrique des moyens d'entraînement en rotation et/ou des moyens d'entraînement de l'avance de l'aiguille, pendant le processus de pénétration de cette dernière. La consommation pendant le fonctionnement à vide et donc les pertes propres des moyens d'entraînement eux-mêmes n'ont aucune influence sur le résultat de la mesure. Selon une variante, on peut déterminer l'appel de puissance des moyens d'entraînement en mesurant la variation de la vitesse de rotation des moyens d'entraînement en rotation et/ou en mesurant la variation de la vitesse d'avance des moyens d'entrainement d'avance pendant le processus de pénétration de l'aiguille. - On peut également déterminer l'appel de puissance en mesurant la variation du couple de rotation des moyens d'entraînement en rotation et/ou en mesurant la variation de la force d'avance des moyens d'entraf- nement d'avance, pendant le processus de pénétration de l'aiguille. Tous ces modes d'exécution du procédé selon l'invention peuvent être mis en oeuvre dans des conditions de vitesse d'avance constante ou non des moyens d'entraînement d'avance de l'aiguille. Un dispositif avantageux pour la mise en oeuvre du procédé ci- dessus est remarquable, notamment, en ce que l'aiguille est constituée par un fil d'acier présentant une longueur qui peut atteindre l'épais- seur maximum de l'échantillon a examiner et peut présenter un diamètre de tige sensiblement constant et inférieur à 2 mm, et en ce que la tête de l'aiguille présente la forme d'une pointe triangulaire aplatie ayant un diamètre de révolution supérieur à 2 mm. En utilisant, lors de l'application du procédé selon l'invention, une aiguille agencée comme indiqué ci-dessus, on a obtenu d'excellents résultats de mesure, lors des premiers essais, résultats qui dépassaient de loin ceux de tous les procédés et dispositifs connus, en ce qui concerne leur précision. Pour les cas o l'on doit utiliser des aiguilles d'une très grande longueur axiale, l'invention prévoit, selon un mode de réalisation avantageux, que l'aiguille est guidée, entre son extrémité de serrage et sa tête, au moins par un élément d'appui susceptible de se déplacer par rapport à l'aiguille, pendant le processus de pénétration. Il peut aussi être avantageux de former, sur la surface de la tige de l'aiguille, un filetage fin qui évacue des parties de bois réduites en copeaux ou broyées à partir du canal de pénétration de l'aiguille, de manière à libérer la tige de l'aiguille des forces de frottement qui risqueraient, dans des cas extrêmes, d'altérer les résultats de mesure, par exemple lorsque le bois est très humide, ou dans des conditions analogues. L'invention sera décrite ci-dessous de manière plus détaillée, notamment en référence au dessin annexé, à titre d'illustration, mais non pas de limitation. Sur ce dessin: - la figure 1 est une coupe longitudinale représentant un mode de réalisation de l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale selon un plan tourné de par rapport à celui de la figure 1; - la figure 3 est une coupe prise suivant la ligne A-A de la figure 1; - la figure 4 est une coupe prise selon la ligne B-B de la figu- re 2; - la figure 5 est une vue prise dans la direction indiquée en C sur la figure 1; - la figure 6 est une vue latérale de l'aiguille; - la figure 7 est une vue latérale tournée de 90 par rapport à celle de la figure 6; - la figure 8 est une vue prise dans la direction indiquée en D sur la figure 6; - la figure 9 est une vue prise dans la direction indiquée en E sur la figure 7. Sur les figures 1 et 2, la référence 1 désigne le dispositif d'entralnement en rotation muni d'un mandrin de serrage 2 qui permet d'échanger facilement l'aiguille 3. Le dispositif d'entraînement en rotation 1 est maintenu par des bagues de guidage à coulissement 4, 5 et des tiges d'espacement 6, 7, et il est guidé sur des tiges de coulisse- ment et de guidage 8, 9 de manière mobile vers l'avant et vers l'arrière. Les tiges de coulissement 8, 9 sont guidées par des plaques de support 10, 11, qui portent, en même temps, une enveloppe protectrice 12 entourant l'ensemble du dispositif. L'alimentation électrique du dispositif d'entralnement en rotation 1 peut être assurée soit par un càble, soit par l'intermédiaire des tiges de coulissement 8, 9. Dans ce cas, les bagues de guidage à coulissement 4, 5, ainsi que les plaques de support 10, 11 doivent être formées d'un matériau non conducteur de l'électricité. L'avance et le recul du dispositif d'entraînement en rotation 1 sont commandés par un dispositif d'entraînement d'avance réversible 14, un train d'engrenage démultiplicateur 15, une broche d'avance 16 montée dans les plaques de support 10, 11 et un écrou fileté 17 guidé dans la bague de guidage 4 ou 5. L'aiguille 3 est guidée dans une lunette 18 fixée de manière facilement interchangeable sur la plaque de support avant 10, de manière qu'elle puisse recevoir des aiguilles de diamètres différents. Les figures 6 à 9 montrent, à plus grande échelle, un mode de réalisation particulièrement avantageux de l'aiguille 3. Cette aiguille est formée d'un fil d'acier résistant à la rupture, la tête 43 de l'aiguille étant élargie coniquement par aplatissement, le diamètre de révolution de la tête d'aiguille 43 étant plus grand que le diamètre de la tige de l'aiguille. L'angle au sommet 44 de la pointe de l'aiguille est plus ou moins grand, selon la nature du matériau à examiner. Les flancs de la tête de l'aiguille sont, de préférence, formés avec une dépouille, ainsi que l'indiquent les références numériques 45 et 47. Selon un agencement avantageux de l'aiguille, la surface de la tige de celle-ci est pourvue d'un filetage fin ou microfiletage '48 appelé à évacuer des parties de bois réduites en copeaux ou broyées, à partir du canal percé par la pénétration de l'aiguille. Afin d'empêcher la formation d'un "ventre" de vibration de l'ai- guille 3 pendant sa pénétration dans le bois, un appui ou palier inter- médiaire d'aiguille 19 mobile longitudinalement est disposé de façon telle qu'il soit placé, dans la position initiale avant le commencement du processus de pénétration, sensiblement au milieu de la course d'avan- cement. Des tiges de maintien 20, 21 associées à une pièce intercalaire 22 montée à coulissement sur les tiges de guidage 8, 9 maintiennent l'appui 19 pour assurer le guidage de l'aiguille 3. La pièce intercalaire 22 est reliée à des tiges d'entraînement 23, 24 montées à coulissement longitudi- nal dans les bagues de guidage 4, 5 et constituées par exemple par le prolongement des tiges 20,21. Pendant le processus de pénétration de l'aiguille, la bague de guidage avant se déplace vers la pibce intercalaire 22 et pousse celle- ci, ainsi que les tiges de maintien 20, 21 et l'appui d'aiguille 19 vers la position extrême avant, jusqu'à ce qu'un contacteur de fin de course coupe le moteur du dispositif d'entraînement d'avance 14 et du dispositif d'entraînement en rotation 1. Lors de la marche arrière, le dispositif d'entraînement en rotation 1 est d'abord retiré vers l'arrière jusqu'à ce que la bague de guidage arrière 5 vienne au contact des butées de retour 27, 28 prévues sur les tiges 23,24 et qu'elle ait alors retiré en arrière l'appui d'aiguille 19 et les éléments qui lui sont associés dans une mesure suffisante pour qu'un contacteur de fin de course interrompe la marche arrière. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, non représenté ici, le déplacement de l'appui d'aiguille 19 peut aussi être commandé par une seconde broche d'avance dont la vitesse de rotation ou le pas présente un rapport de 1/2 par rapport à la broche d'avance 16; dans ce cas, on supprime les éléments 23, 24, 27 et 28. En vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,-l'opéra- teur peut mettre en place manuellement le dispositif sur l'échantillon à examiner, à l'aide des pointes de positionnement 35, 36, 37 disposées de manière mobile et avec possibilité de blocage sur la lunette 18. Si l'on ne désire ou-ne peut pas maintenir le dispositif manuellement, par exemple dans le cas o un examen doit être effectué simultanément par plusieurs appareils, il est possible aussi de maintenir ces appareils à l'aide d'un moyen de serrage spécial séparé. Le branchement électrique du dispositif d'entraînement en rota- tion 1 est agencé de façon telle que le circuit intéressé puisse être actionné séparément tandis que le dispositif d'entraînement d'avance 14 ne peut démarrer que lorsque le dispositif d'entraînement en rotation 1 est branché. Par cet agencement, on empêche l'aiguille 3 d'être avancée à l'arrêt jusqu'au contact de l'échantillon à examiner, ce qui risque- rait d'entraîner une déformation de l'aiguille. Le contacteur 32 branche et débranche simultanément le dispositif d'entraînement d'avance 14 et le dispositif d'entraînement en rotation 1. Le contacteur 33 commande seulement le branchement et le débranchement du dispositif d'entraîne- ment en rotation 1. Le contacteur 34 contrôle le sens de rotation du dispositif d'entraînement d'avance 14 en vue de la sélection de la marche avant ou de la marche arrière. Ces contacteurs sont montés à l'extrémité arrière du dispositif, sur une plaque de commande 31. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'inven- tion. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour examiner l'état de l'intérieur d'un arbre ou d'un élément de construction en bois, dans lequel une aiguille pénètre dans le bois, cependant qu'on mesure la résistance à la pénétration en fonction de la profondeur de pénétration, caractérisé en ce que: - l'on utilise une aiguille dont la tête présente un diamètre plus grand que celui de la tige de ladite aiguille; - on entraîne ladite aiguille en rotation; et - on mesure l'appel- de puissance des moyens d'entraînement en rotation et/ou des moyens d'entraînement d'avance de l'aiguille. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine l'appel de puissance en mesurant l'appel de courant électrique des moyens d'entraînement en rotation et/ou des moyens d'entraînement d'avance de l'aiguille, pendant le processus de pénétration de celle-ci. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine l'appel de puissance en mesurant les variations de la vitesse de rotation des moyens d'entraînement en rotation et/ou les variations de la vitesse d'avance des moyens d'entraînement d'avance de l'aiguille, pendant le processus de pénétration de celle-ci. 4.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine l'appel de puissance en mesurant les variations du couple de rotation des moyens d'entraînement en rotation et/ou les variations de la force d'avance des moyens d'entraînement d'avance de l'aiguille, pendant le processus de pénétration de celle-ci.. - 5.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine l'appel de puissance en observant les variations du bruit émis par les moyens d'entraînement en rotation et/ou les moyens d'entraînement d'avance de l'aiguille, pendant le processus de pénétration de celle-ci. 6.- Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on le met en oeuvre en travaillant avec une vitesse d'avance constante des moyens d'entraînement d'avance. 7.- Procédé selon une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on emmagasine les résultats de mesure sur un support électronique de données et/ou on les enregistre sur une bande d'enregistrement et/ou on les rend visibles sur un écran lumineux. 8.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une quel- conque des revendications précédentes, caractérisé en ce que: - l'aiguille (3) est formée d'un fil d'acier présentant un diamètre de tige sensiblement constant qui est inférieur à 2 mm; et - en ce que la tète (43) de l'aiguille est constituée par une pointe triangulaire aplatie présentant un diamètre de révolution supé- rieur à 2 m. 9.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une quel- conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un filetage fin (48) est-formé sur la surface de la tige de ladite aiguille (3). 10.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon une quel- conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'aiguille (3) est guidée, entre son extrémité de serrage (2) et sa tête (43), par au moins un élément d'appui (19) mobile par rapport à l'aiguille pendant le processus de pénétration de celle-ci.