Brevet FR2606147A1 — publié le 19880506

VALIDATION DES CHAINES DE MESURES EQUIPANT LES MACHINES A COMPRIMER DE MISE AU POINT ET DE PRODUCTION INTRODUCTION De plus en plus fréquemment les laboratoires de mise au point galénique de l'industrie et les ateliers de production s'équipent avec des machines à comprimer alternative et rotative possédant différents systèmes de mesures des forces et des conditions expérimentales (1). Cette instrumentation des machines a pour but l'aide à la formulation, la transposition industrielle, le suivi de fabrication, l'assurance de qualité. C'est en effet sur les résultats fournis par ces matériels que les galénistes se basent pour optimiser leur formulation, choisir leurs matières premières, affiner leur transposition industrielle ou encore contrôler la reproductibilité des lots de mélange pour compression (2). Mais peut-on faire confiance à un matériel de mesure qui, certes a été étalonné au départ par le fournisseur, mais que l'utilisateur est généralement incapable de contrôler, de valider ? I1 est évident que ce matériel de mesure comme tout autre doit être validé avant chaque série de mesures. Le but du présent travail est de sensibiliser les utilisateurs à ce problème et de proposer un matériel de validation utilisable sur toutes chaines de mesures quelque soit le type de machine. Un exemple d'appii- cation sera donné. MATERIEL La technique de validation qui est ici proposée utilise un dispositif qui a été mis au point par les auteurs. Ce dispositif est composé d'un capteur de force relié à un pont de mesure autonome équipé d'un voltmètre numérique permettant un affichage permanent. Différentes dimensions de capteurs permettent de l'introduire entre poinçon supérieur et poinçon inférieur aussi bien dans une machine alternative que dans une machine rotative. L'ensemble a été étalonné par rapport à un peson étalon lui même controlé périodiquement par le service des poids et mesures. I1 est réglé de telle sorte qu'on lise directement sur le voltmètre numérique la force appliquée sur le capteur en Newtons. Aucun réglage n'est à effectuer pour cette opération et par conséquent aucune erreur n'est possible. ta connexion directe sur ordinateur est possible. (figure 1). PRINCIPE Le capteur étalon est placé entre les poinçons de la machine instrumentee à valider. En manoeuvrant lentement la machine à la main,on applique les poinçons supérieur et inférieur de part et d'autre du capteur. Le système électronique de celui-ci affiche la force mesurée à l'équilibre. Il suffit alors de lire au même moment l'information fournie par la chaîne de mesures et s'il y a désaccord de régler le gain de la chaine de mesures pour obtenir exactement le même résultat. Dans ce cas on revérifiera le zéro. Dans tous les cas on s'assurera de la linéarité dans la plage habituelle des mesures à réaliser. APPLICATION A LA VALIDATION D'UNE CHAINE INFORMATISEE APPLICATION A LA VALIDATION D'UNE CHAîNE iNFORMATISEE Lors de précédents travaux (3) nous avons eu l'occasion de décrire la chatne de mesures sur laquelle nous travaillons. Dans cette channe de mesures, les signaux sont transmis par l'intermédiaire d'une carte amplificateur, d'un multiplexeur et d'un convertisseur analogique numérique, à un microordinateur Apple IIE sur lequel nous avons développé des logiciels permettant dans un premier temps la saisie et le stockage des données et dans un deuxième temps leur traitement. Parmi nos logiciels existait déjà un programme permettant de vérifier pour chaque voie de mesures le niveau de base et le calibrage. Mais ce programme ne contrôlait pas les autres paramètres de réglage et en particulier la sensibilité des ponts, l'étalonnage des capteurs dont les valeurs sont rentrées au clavier par l'opérateur. A ce niveau une simple erreur de transcription fausse l'ensemble des résultats. Par ailleurs ce programme de contrôle des entrées était indépendant de celui des acquisitions dans lequel il était possible d'entrer sans avoir fait ces contrôles. Afin qu'une véritable validation soit obligatoirement faite sur cette chaine de mesures, nous avons mis au point un logiciel qui fait partie intégrante du logiciel d'acquisition. Ce logiciel permet de valider les mesures qui vont être faites des forces mesurées au niveau du poinçon supérieur et du poinçon inférieur et du déplacement du poinçon supérieur dans la matrice Si on travaille sur alternative; on pourra de même valider les mesures des masses des épaisseurs et des duretés des comprimés si ces mesures se font sur des matériels instrumentés directement reliés à l'ordinateur. Dans chaque cas le principe est le même et nous avons choisi de décrire la validation des forces. Au début du programme il est demandé à l'opérateur de répondre à un certain nombre de questions qui vont l'amener à entrer en plus de certains renseignements généraux tels que date, conditions climatiques...tous les éléments nécessaires à l'ordinateur pour transformer les valeurs analogiques saisies en Newtons- par exemple dans le cas de la mesure des forces. Ces éléments sont les suivants : références et caractéristiques des poinçons, calibrage de chacun des ponts, étalonnage des capteurs... Une fois ces valeurs rentrées, le logiciel va demander à l'opérateur de faire un certain nombre de manipulations. Pour chacune d'elles l'ordinateur va afficher sur l'écran, en parallèle la valeur qu'il faudrait théoriquement trouver, et la valeur obtenue à partir de la saisie effectuée. Par exemple supposons que nous soyions entrain de vérifier le zéro de la chaîne de mesures du poinçon supérieur. La valeur théorique est bien sûr zéro ; elle s'affiche à l'écran. Les opérations nécessaires pour que l'ordinateur puisse faire ces saisies sont dictées à l'écran par l'ordinateur qui le moment venu fait un certain nombre de mesures dont il effectue la moyenne qu'il affiche avec son écart type.Pour chacun de ces paramètres on a introduit dans l'ordinateur les limites supérieures et inférieures entre lesquelles la mesure peut être considérée comme valable compte-tenu de la précision du matériel et de leur erreur expérimentale admissible. Cette notion n'est bien sûr pas directement accessible pour l'opérateur : un programme particulier a permis de rentrer ces valeurs pour chaque chaine de mesures en fonction des résultats de l'étude de précision qui a été faite. Si le résultat de la valeur expérimentale trouvé par l'ordinateur se trouve en dehors des limites que l'on s'est imposées initialement, Figure 1 : capteur étalon, schéma de principe A. capteur B. pont de mesure et voltmètre numérique lecture en Newtons Figure 2 : utilisation du capteur étalon pour la validation d'une chaîne informatisée A. natice F. pont de mesure étalai B poinçon supérieur G. pont de mesure poinçon C poinçon inférieur H. mieroordinateur D. capteur étalon I- écran E. pont de mesure poinçon supérieur un message demande à l'opérateur d'effectuer un certain nombre de vérifications sur la chaîne de mesures. Ces vérifications ayant été programmées, l'opérateur va être guidé, chaque manipulation se terminant par un contrôle. I1 est évident que dans le cas présent, qui est extrêmement simple, on va demander à l'opérateur de corriger la valeur de zéro grâce au potensiomètre correspondant sur le pont. Grâce à un ' échantillonage à intervalles de temps réguliers et à l'affichage permanent du résultat à l'écran, l'opérateur va pouvoir très facilement suivre les résultats de la manipulation dé correction qu'il est entrain de faire et affiner sans aucun problème son zéro. Lorsqu'il considérera que l'affinage est satisfaisant, il lui suffira d'appuyer sur la touche Return pour que l'ordinateur compare à nouveau la valeur expérimentale et la valeur théorique.Ce n'est qu'à partir du moment où la valeur expérimentale a été trouvée par l'ordinateur à l'intérieur des limites précédemment définies que l'ordinateur passera à l'étude du point suivant de la validation qui dans le cas présent sera la vérification du calibrage du pont. Comme précédemment cette valeur a été entrée au départ. Le principe est exactement le même, la seule différence étant que pour faire la mesure de cette valeur de calibrage l'opérateur doit appuyer sur un bouton permettant la mise en circuit de la résistance de calibrage. (figure 2). La validation des valeurs d'étalonnage et de sensibilité entrées au début du programme va se faire en utilisant le dispositif décrit précédemment. En effet celui-ci dispose d'une sortie directement connectable dans l'ordinateur. I1 en résulte que lorsque ce capteur se trouvera entre les poinçons supérieurs et inférieurs c'est cette fois trois valeurs expérimentales qui vont s'afficher sur l'écran. Les deux valeurs mesurées et calculées par l'ordinateur pour les poinçon supérieur et poinçon inférieur et la valeur théorique qui est cette fois la valeur fournie par le calibre. De la même façon que précédemment les valeurs expérimentales doivent entrer à l'intérieur des limites de la valeur du calibre, l'opérateur étant comme précédemment guidé dans les manoeuvres qu'il doit faire pour obtenir le bon réglage. I1 en sera de même pour chaque voie de mesure et ce n'est que lorsque l'ensemble de ces voies de mesures aura été validé que l'opérateur aura accès au logiciel d'acquisition proprement dit. CONCLUSION L'importance de la validation des moyens de mesure que nous utilisons quotidiennement n'étant plus à démontrer et la déficience en techniques de validation de ces mêmes moyens valident d'eux-mêmes le matériel et la technique que nous proposons. BIBLIOGRAPHIE 1) J.C.GUYOT, A.DELACOURTE, P.BLEUSE, P.LETERME Sci.Techn.Pharm. 11,427-432 (1982) 2) J.C.GUYOT, A.DELACOURTE, M.TRAISNEL Sci.Techn.Pharm. 9,459-469 (1980) 3) P.BLEUSE, B.MARAIS, A.LEFRANT, A.DELACOURTE, J.C.GUyoe I.T.B.M. 3,211-222 (1982) REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à mesurer la force appliquée par une presse ou tout autre système destiné à comprimer des solides. 2. Dispositif de mesure selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est étalonné et permet donc l'étalonnage de tout système de mesure de force.