Brevet FR2595824A1 — publié le 19870918

La présente invention concerne un procédé et un appareil d'analyse pénétrométrique, notamment des fruits et des légumes. Cependant, bien qu'on décrive l'invention dans le contexte de l'analyse des fruits et des légaumes, elle n'est pas limitée à cette application et convient de façon générale à toutes les analyses pénétrométriques. L'analyse pénétrométrique des fruits et des légumes présente une grande importance dans de nombreux domaines techniques. En effet, les caractéristiques de conservation des fruits et des légumes sont importantes, notamment lors du transport et lors de l'application de chocs. I1 est donc courant d'utiliser des analyses pénétrométriaues pour la détermination de paramètres des fruits et des légumes notamment la fermeté de leur peau, la fermeté de leur chair et leur élasticité. Ces analyses peuvent être poursuivies au cours du temps, permettant une détermination quantifiée de la maturité et permettant donc le suivi de cultures. Ces caractéristiques de conservation des fruits sont aussi utiles pour la sélection des espèces, en fonction des propriétés demandées. On note donc que l'analyse pénétrométrique est importante et doit pouvoir etre réalisée non seulement au laboratoire mais aussi, à titre de routine, dans de nombreux domaines de l'agriculture. I1 est donc important que les résultats obtenus soient à la fois précis, reproductibles et obtenus rapidement. On connalt déjà un pénétromètre utilisé dans de telles analyses. L'appareil comprend essentiellement un dispositif de pénétration, muni d'un embout destiné à etre au contact du fruit ou du légume, c'est-à-dire de l'objet à analyser. Divers embouts sont sélectionnés en fonction de la nature de l'objet et du type de l'analyse exécutée. Ce dispositif de pénétration-comporte un dispositif de déplacement en translation de l'embout et un moteur destiné à commander le dispositif de déplacement. En général, l'embout est monté à l'extrémité d'une crémaillère dont le déplacement en translation est commandé par un moteur. L'objet à analyser est en général placé sur une balance ou un autre dispositif dynammétrique constituant un dispositif de mesure de la force appliquée par l'embout à l'objet à analyser. Un dispositif de commande détermine le déplacement de l'embout, par exemple par application d'une force constante, à vitesse constante, etc. Un dispositif d'enregistrement est destiné à recevoir le signal représentatif de la force mesurée par le dispositif de mesure et un signal représentatif de la pénétration, provenant du dispositif de commande ou du dispositif de pénétration lui-même. Ce dernier signal peut être représentatif par exemple du déplacement de l'embout ou de sa vitesse de déplacement. Cet appareil connu donne un enregistrement, en général sur une feuille de papier, qui peut alors être étudié. A partir de la courbe obtenue, diverses grandeurs reliées à la fermeté ou à l'élasticité de l'objet analysé peuvent être obtenues. Par exemple, dans une analyse sommaire, la hauteur d'un pic principal peut être mesurée. Dans un autre type d'analyse, la force est mesurée après un déplacement déterminé (correspondant à un temps déterminé lors d'un déplacement à vitesse constante). Une analyse plus poussée, tenant compte par exemple de la pente de diverses partiesde la courbe obtenue, du rapport entre diverses grandeurs mesurées suivant les abscisses et les ordonnées, nécessite plus de temps. En conséquence, l'opération prend un temps relativement grand si bien qu'un opérateur ne peut analyser qu'un petit nombre de fruits par heure. On s'est rendu compte que les résultats obtenus n'avaient pas une précision et une reproductibilité suffisantes dans-le cas de certaines analyses, ou que l'obten- tion de la précision nécessaire nécessitait un allongement considérable de la durée de la mesure, rendant alors celle ci-inutilisable-dans les opérations de routine, par exemple pour l'étude de la maturité des fruits avant conservation. En effet, on s'est rendu compte qu'il était parfois nécessaire d'effectuer une première mesure sur un objet, afin de déterminer la plage de certains paramètres, et d'effectuer ensuite une seconde mesure, après adaptation des paramètres de commande du dispositif de pénétration. Cependant, une double mesure est alors nécessaire, et il n'est pas certain que le second objet ait effectivement des caractéristiques très proches de celles du premier objet. L'invention concerne un procédé et un appareil d'analyse pénétrométrique permettant directement une telle adaptation de l'exécution de l'analyse au résultat obtenu, en temps réel et en cours de mesure. Elle concerne aussi un tel procédé et un tel appareil donnant des résultats très rapidement et permettant l'analyse de plusieurs dizaines et parfois plusieurs centaines d'objets à l'heure, avec des résultats très précis et reproductibles. Plus précisément, l'invention concerne un procédé d'analyse pénétrométrique d'un objet, du type qui comprend, après la sélection d'un embout de pénétration, - la pénétration de l'embout dans l'objet à analyser, suivant une direction définie, par mise en oeuvre d'un processus qui est soit l'application d'une force déterminée ou variant de façon déterminée, soit le déplacement de l'embout de façon déterminée ou variant de façon déterminée, et - la mesure d'au moins une grandeur physique au cours de la pénétration de l'embout dans l'objet à analyser ou à la fin de cette pénétration, cette grandeur physique étant liée au déplacement de l'embout ou à la force appliquée à celui-ci, ce procédé se caractérisant en ce que le processus utilisé pour la mise en oeuvre de la pénétration de l'embout est modifié en cours d'analyse en fonction du résultat de la mesure. Cette modification peut être une variation de la vitesse de déplacement de l'embout en fonction de la dérivée de la force au cours du temps ou de la dérivée de la force par rapport au déplacement de l'embout. Cette modification peut aussi être une variation de la force appliquée en fonction de la vitesse de déplacement ou de la dérivée du déplacement par rapport à la force appliquée. Cette modification peut aussi être une limitation de la force appliquée ou du déplacement réalisé lorsque la vitesse de déplacement dépasse une valeur déterminée. Cette modification peut aussi être une limitation de la vitesse de ddplacement en fonction de la vitesse de variation de la force par rapport au temps ou au déplacement. L'invention concerne aussi un appareil d'analyse pénétrométrique d'un objet, destiné à la mise en oeuvre du procédé précédent, cet appareil étant du type qui comprend - un dispositif de pénétration comprenant un dispo sitif de déplacement en translation d'un embout, - un dispositif de commande du dispositif de déplacement, - un dispositif de mesure de la force appliquée par l'embout à l'objet analysé, et - un dispositif d'enregistrement destiné à indiquer la relation entre des grandeurs représentatives du déplacement et de la force appliquée, l'appareil se caractérisant en ce que le dispositif de commande du dispositif de déplacement est relié au dispositif de mesure afin qu'il reçoive de celui-ci un signal représentatif de la mesure de la force appliquée, le dispositif de commande assurant alors la commande du dispositif de déplacement en fonction du signal de mesure de force. Le dispositif de commande est avantageusement un microordinateur, travaillant suivant un programme. Le microordinateur constitue aussi avantageusement le dispositif d'enregistrement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence au dessin annexé sur lequel--: la figure 1 est un schéma, en partie sous forme de diagramme synoptique, d'un appareil d'analyse pénétrométrique selon l'invention la figure 2 est un graphique représentant la variation de la force appliquée en fonction du temps dans le cas d'un appareil connu d'analyse pénétrométrique ; et la figure 3 est un graphique analogue à la figure 2 mais montrant la différence de résultat obtenue selon l'invention. Sur la figure 1, la référence 10 désigne de façon générale un dispositif de pénétration. Celui-ci comporte un embout interchangeable 12 monté à l'extrémité d'une tige 14. Celle-ci est munie, à sa partie supérieure, d'une crémaillère 16. Un mécanisme 18 assure le guidage en translation de la tige 14 afin qu'elle se déplace dans une direction bien définie, par exemple en direction verticale. La crémaillère 16 est en prise avec un pignon 20, entraîné par un moteur 22. Le dispositif de pénétration coopère avec un dispositif de mesure qui, dans le cas représenté, est un dispositif dynamométrique formé par une balance 24 dont le plateau 26 supporte l'objet à analyser, par exemple un fruit ou un légume 28. Un enregistreur 30, par exemple sous forme d'une table traçante reçoit le signal représentatif d'une force, provenant de la balance 24, et un autre signal représentatif du déplacement de la tige 14. A l'exception de la source du signal représentatif du déplacement de la tige 14, l'appareil décrit jusqu'à présent est classique. La courbe obtenue sur l'enregistreur 30 peut être dépouillée afin qu'elle donne des résultats relatifs à la fermeté ou à l'élasticité ce l'objet analysé 28. Par exemple, la hauteur d'un pic de la courbe dé l'enregistreur 30 peut être utilisée comme étant representative d'une fermeté. L'appareil selon l'invention comporte en outre un microordinateur 32. Celui-ci comprend une unité centrale à microprocesseur 34, associée à une mémoire passive 36 et à une mémoire à accès direct 38. Le microordinateur comporte en outre un dispositif de saisie représenté sous forme d'un clavier 40 et un dispositif d'affichage représenté sous forme d'un moniteur 42. Le microordinateur 32 commande le moteur 22 formant le dispositif de déplacement de l'embout 12, par l'intermédiaire d'un circuit d'interface 44. En outre, il reçoit le signal dynamométrique de la balance 24 par l'intermédiaire d'un autre circuit 46 d'interface. Le microordinateur 42 peut constituer lui-même un dispositif d'enregistrement, par conservation des résultats obtenus dans sa mémoire, si bien que l'enregistreur 30 est superflu. L'appareil comporte en outre, à titre purement éventuel, un lecteur 48 de disquette et une imprimante 50. Selon l'invention, l'organe 32 de commande n'assure pas seulement la commande du moteur 22 d'après un programme rigiae déterminé préalablement à la mesure. Au contraire, il modifie la commande du moteur 22 en fonction des résultats obtenus, représentés par le signal de force provenant de la balance 24. Plus précisément, l'ordinateur 32 permet la réalisation d'une mesure en boucle fermée. Cette possibilité de l'appareil d'analyse pénétrométrique selon l'invention est très importante car d'une part elle permet l'obtention dé résultats plus précis et plus fiables que ceux que donnent les appareils connus, et d'autre part elle permet l'obtention de résultats qui n'ont pas pu être obtenus jusqu'à présent. La modification de la commande du moteur 22 en fonction des résultats obtenus peut être très diverse. Dans un premier exemple, la vitesse de déplacement de l'embout 12 peut être asservie à la variation de la force soit au cours du temps soit en fonction du déplacement. Dans un second exemple, la force appliquée, indiquée par le signal provenant de la balance 24, est-modifiée en fonction de la vitesse de déplacement ou de la dérivée du déplacement de l'embout 12 par rapport à la force appliquée. Dans un troisième-exemple, la mesure est réalisée d'une manière programmée rigidement jusqu'à ce qu'une grandeur dépasse une limite déterminée. Cette grandeur peut être aussi bien la force appliquée, le déplacement que la vitesse de déplacement.Dans ce dernier exemple, la mesure est donc réalisée d'une manière classique jusqu'à ce que la limite soit atteinte, et la suite de la mesure est réalisée d'une autre manière. On considère maintenant un exemple, en référence aux figures 2 et 3, afin que les avantages de l'invention apparaissent clairement. La figure 2 représente un exemple de courbe qui peut être obtenue de manière classique. L'enregistreur 30 indique la variation de la force F, portée en ordonnées, au cours du temps t porté en abscisses. Dans cette expérience effectuée à vitesse constante1 le déplacement x est proportionnel au temps t On note que la courbe obtenue comprend deux pics successifs correspondant à des ordonnées A et B. Lors d'une mesure réalisée selon l'invention et comme représenté sur la figure 3 (sur laquelle l'échelle des abscisses peut être différente de celle de la figure 2 afin que le temps total de mesure corresponde à celui qui est indiqué sur la figure 2), les abscisses représentent le temps écouIé t, mais ce temps n'est plus proportionnel au déplacement x. En effet, dans ce cas, la vitesse de déplacement varie proportionnellement à la vitesse de variation de l'embout. Plus précisément, lorsque la force est croissante, et lorsque la variation de la force au cours du temps a tendance à diminuer, la vitesse de déplacement est réduite de manière que la vitesse de déplacement soit réduite à proximité des pics de la courbe. De cette manière, on note que la valeur C de la force obtenue au premier pic est supérieure à la valeur A obtenue dans l'appareil classique comme l'indique la figure 2.Au contraire, la valeur D de la force obtenue au second pic est sensiblement égale à la valeur B obtenue dans l'appareil classique. La comparaison des courbes des figures 2 et 3 montre donc que, par rapport à la courbe-de la figure 3, la courbe de la figure 2 présente une erreur portant non seulement sur la valeur du premier pic mais aussi sur le rapport des hauteurs des deux pics. Bien entendu, cet exemple ne correspond qu'à l'ùne des modifications possibles selon l'invention, c'est-à-dire l'asservissement de la vitesse de déplacement à la variation de la force au cours du temps ou en fonction du déplacement. Toutes les autres modifications indiquées, ainsi que d'autres, peuvent être facilement réalisées par commande convenable du microordinateur 32, d'une manière bien connue des hommes du métier. Par exemple, la déformation obtenue avec un large embout en forme de plateau, c'est-a-dire sans pénétration, et avec un effort préalablement programmé, peut être mesurée. Dans un autre exemple, la déformation obtenue dans les mêmes conditions est proportionnelle au calibre et l'effort correspondant est mesuré. Ces deux types de déformations peuvent être répétés, à une fréquence pouvant atteindre plusieurs hertz, afin que la fatigue de l'échantillon puisse être appréciée. Bien qu'on ait décrit l'application de l'invention à des fruits et des légumes, les hommes du métier pourront noter qu'elle convient à toutes sortes d'objets et toutes sortes de matériaux. REVENDICATIONS 1. Procédé d'analyse pénétrométrique d'un objet (28), du type qui comprend, après la sélection d'un embout (12) de pénétration - la pénétration de l'embout (12) dans l'objet (28) à analyser, suivant une direction definie, par mise en oeuvre d'un processus qui est soit l'application d'une force déterminée ou variant de façon prédéterminée, soit le déplacement de l'embout de façon déterminée ou variant de façon déterminée, et - la mesure d'au moins une grandeur physique au cours de la pénétration de l'embout dans l'objet à analyser ou à la fin de cette pénétration, cette grandeur physique étant liée au déplacement de l'embout ou à la force appliquée à l'embout, caractérisé en ce que le processus utilisé pour la mise en oeuvre de lâ pénétration de l'embout (12) est modifié en cours d'analyse en fonction du résultat de la mesure. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la modification du processus comprend la variation de la vitesse de déplacement de l'embout en fonction de la dérivée de la force par rapport au temps. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la modification du processus comprend la variation de la vitesse de déplacement de l'embout en fonction de la dérivée de la force par rapport au déplacement. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la modification du processus comprend la variation de la force appliquée en fonction de la vitesse de déplacement. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la modification du processus comprend la variation de la force appliquée en fonction de la dérivée du déplacement par rapport à la force. 6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la modification du processus comprend la limitation de la force appliquée lorsque la vitesse de déplacement de l'embout dépasse une valeur déterminée. 7. Appareil d'analyse pénétrométrique d'un objet, destiné à la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, du type qui comprend - un dispositif (10) de pénétration comportant un dispositif de déplacement (22) en translation d'un embout (12), - un dispositif (32) de commande du dispositif de déplacement, - un dispositif (24) de mesure de la force appliquée par l'embout à l'objet analysé, et - un dispositif (30) d'enregistrement destiné à indiquer la relation entre des grandeurs représentatives du déplacement, caractérisé en ce que le dispositif (32) de commande du dispositif de déplacement (22) est relié au dispositif de mesure afin qu'il reçoive un signal représentatif de la mesure de la force appliquée, et le dispositif de commande (32) assure la commande du dispositif de déplacement (2) en fonction du signal de mesure de force. 8. Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de commande comporte un microordinateur (32) mettant en oeuvre un programme. 9. Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le microordinateur (32) constitue aussi le dispositif d'enregistrement.