Brevet FR2614416A1 — publié le 19881028

L'invention a pour objet un appareil qui permet, par exempLe, de mesurer La charge respective de chacun des essieux d'un véhicule pendant le déplacement de ce dernier. Bien entendu, l'appareil permet aussi d'effectuer la mesure du poids d'un objet quelconque en déplacement. Il existe des appareils de pesée capables de mesurer des poids ou des charges de manière dynamique pendant le déplacement des objets ou des produits pesés. Mais quand il s'agit d'un véhicule, les appareils connus ne sont pas conçus pour l'exécution de la pesée de chaque essieu, successivement, pendant le déplacement du véhicule. L'appareil de L'invention apporte donc un avantage considérable qui s' apprécie d'une part par La rapidité d'exécution des mesures faites sur chaque essieu puisque les véhicules peuvent circuler à une vitesse stabilisée choisie à partir de 0 jusqu'à plusieurs Km/h, d'autre part par la précision de la mesure qui est couramment de + 0,15 % de l'étendue de L'échelle de mesure. Dans le cas particulier de véhicules dont ta charge de chaque essieu est à mesurer, un appareil conforme à l'invention comprend un réservoir de charge étanche à paroi supérieure incurvée, déformable élastiquement, convexe dans le sens de circulation des véhicules, de largeur supérieure à la voie des véhicules dans le sens perpendiculaire au sens de circulation, contenant un Liquide incompressible, ou au moins peu compressible. Le volume intérieur du réservoir de charge est divisé en trois compartiments par deux cloisons intérieures disposées dans des plans parallèles au sens de circulation des véhicules et espacées l'une de l'autre d'une distance nécessaire au montage d'un capteur de pression. Un trou de communication entre les compartiments est prévu dans chacune des cloisons, dans une partie extrême de ces dernières dans le sens de circulation des véhicules ; ces trous sont en regard t'un de L'autre et un capteur de pression est monté dans une ouverture ménagée dans la paroi supe- rieure, à égale distance des deux cloisons internes du côté de La partie extrême de ces dernières opposée à la partie extrême où se trouvent les trous. Le capteur est du type à membrane sans hystérésis et capable de fournir un signal électrique représentatif de la charge d'un essieu dont les roues roulent sur la paroi supérieure du réservoir de charge. De préférence ce signal est une tension proportionnelle à la pression existante dans le réservoir pendant le passage du véhicule. Le capteur est relié à un circuit d'échantillonnage de la tension fournie sous forme analogique par le capteur et ce circuit d'échantillonnage est relié à un micro-ordinateur. Ce dernier exécute une série d'opérations successives qui aboutissent à la connaissance de la charge supportée par L'essieu.Ces opérations sont les suivantes, dans un procédé d'application de L'appareil de L'invention - vérifier que le nombre des valeurs numériques d'échantillonnage est compris entre un nombre minimum déterminé et un nombre maximum déterminé, - détecter un nombre déterminé des valeurs les plus élevées, - calculer La valeur moyenne dudit nombre déterminé, - éliminer la moitié des valeurs numériques les plus éloignées de cette valeur moyenne, - calculer la valeur moyenne des valeurs numériques restantes, - calculer et fournir sous forme lisible la charge qui correspond à cette dernière valeur moyenne. Pour bien faire comprendre l';nvention on donnera maintenant une description non limitative d'un exemple préféré de réalisation. On se reportera au dessin annexé dans Lequel : - la figure 1 est une vue générale schématique d'un appareil conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue de dessus du réservoir seul qui fait partie de L'appareil, en coupe selon Il-Il de la figure 4, - la figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe selon IV-IV de la figure 2, - la figure 5 est une vue partielle agrandie montrant le mode de montage du capteur sur le réservoir de la figure 1, - la figure 6 est un graphique montrant la tension traduite en valeurs numériques, indiquée en ordonnes en fonction du temps indiqué en abscisses,fournie par le capteur pendant le passage d'un véhicule sur le réservoir à une vitesse de 6 Km/h. L'appareil de l'invention comprend un réservoir 1 de liquide incompressible ou substantiellement incompressible, par exemple de Lteau additionnée d'un antigel pour la rendre incongelable, sur Lequel est monté un capteur de pression 2 capable de fournir une tension électrique proportionnelle à La pression du Liquide dans Le réservoir 1. Ce capteur 2 est réuni à un circuit électronique 3 d'échantillonnage de la tension qu'il reçoit du capteur 2. Ce circuit 3 est couramment une carte électronique qui est intégrée à un micro-ordinateur 4. A ce dernier est adjoint au moins un appareil indicateur 5 qui indique le renseignement recherché, c' est-à-dire la charge de chacun des essieux d'un véhicule, soit sous forme d'affichage lisible, soit sous forme imprimée, soit les deux. Le réservoir 1 a une paroi de fond 6, plane, destinée à être posée sur une surface plane, par exemple directement sur une voie de circulation de véhicules. Cette paroi 6 a une longueur supérieure à la voie des véhicules, comprise par exemple entre 3m et 4m, et deux bords longitudinaux opposés 6A, 6B qui sont relevés à angle droit sur une hauteur de 2 à 3 cm, et espacés l'un de l'autre d'une distance qui est précisée plus loin. Le réservoir 1 a une paroi supérieure 7 qui est convexe, incurvée et mise en butée par ses bords longitudinaux 7A, 7B dans Les angles formés par la paroi de fond 6 et Les bords relevés 6A, 65. Le réservoir 1 a des parois extrêmes 8, 9 qui sont découpées au profil voulu pour être placées entre la paroi de fond 6 et la paroi supérieure incurvée 7 aux deux extrémités opposées du réservoir 1. Toutes ces parois sont réunies par soudure pour rendre étanche le réservoir 1 ; elles sont réalisées de préférence en tôle d'acier à une épaisseur de 5 mm ou supérieure qui leur confère La rigidité voulue, à l'exception de la paroi supérieure incurvée 7. Cette dernière est déformée élastique ment pendant Le passage des véhicules ; il est préférable de lui donner une épaisseur de 4 mm, ou peu différente de cette valeur. L'incurvation de la paroi supérieure 7 est telle que le sommet de sa face supérieure se trouve, au repos, à une distance de 35 mm environ de la face inférieure de la paroi de fond 6. Cette dimension représente L'épaisseur maximale du réservoir 1. Ce dernier est donc peu épais ; il ne nécessite pas d'être enterré ; pour l'uti- liser on doit simplement le poser sur une surface qui convient à la circulation des véhicules.Ces derniers passent sur le réservoir 1 aussi bien dans un sens F1 que dans le sens opposé F2, comme le montre La figure 1, en atteignant le réservoir soit par le bord longitudinal 6A, soit par le bord longitudinal 65. Pour pouvoir mesurer isolément et successivement la charge des essieux d'un véhicule, même quand il s'agit d'essieux peu éloignés comme des essieux jumelés, La largeur du réservoir 1 dans le sens de circulation est limitée à une valeur de 0,700 m environ. Cette valeur n'est pas aussi impérative quand les essieux sont plus éloignés. Dans la zone médiane du réservoir 1, entre ses parois extrêmes 8, 9 il existe deux cloisons internes 10, 11, parallèles à ces dernières, profilées pour être placées entre la paroi de fond 6 et la paroi supérieure 7 et soudées à ces dernières afin de diviser le volume intérieur en trois compartiments distincts 12A, 12B, 12C. Ces compartiments sont isolés les uns des autres et ne communiquent que par deux trous 13, 14 prévus respectivement l'un en regard de L'autre à travers la cloison 10 et la cloison 11.Ces trous 13,14 sont situés dans une partie extrême des cloisons 10,11 proche de l'un des bords longitudinaux 6A, 65. Du côté de la partie extrême opposée de ces mêmes cloisons, entre ces deux dernières, le capteur de pression 2 est monté sur la paroi supérieure 7 dans une ouverture 15 prévue à travers cette paroi. Les cloisons internes 10, 11 sont en tale métalli que rigide, par exemple de 5 mm d'épaisseur et elles sont espacées d'une distance qui est celle qui est nécessaire au montage du capteur 2 par exemple de 150 mm. La figure 5 montre que, pour des raisons de commodité de fabrication, l'ouverture 15 est forée dans une partie rapportée 16 de La paroi supérieure 7. Cette partie rapportée 16 est munie de deux boulons 17 qui la traversent et qui sont espacés pour pouvoir serrer des brides 18 sur le capteur 2 engagé partiellement dans l'ouverture 15 et comprimant un joint d'étanchéité 19. Les mêmes boulons 17 servent à tenir en place un capot 20 qui abrite le capteur 2. Le capteur de pression 2 est du type à membrane sans hystérésis et sans réaction plastique, par exemple une cellule de pression à membrane en céramique sur laquelle est déposé par sérigraphie un pont de Wheatstone de jauges de contrainte ; un capteur qui convient est disponible dans le commerce sous La marque TRANSBAR. Le réservoir 1 a une symetrie générale par rapport à un plan transversal, parallèle au sens de circulation, passant par le capteur de pression 2. Pendant l-'utilisation les roues d'un même essieu d'un véhicule passent respectivement et simultanément d'un côté et de L'autre de ce plan transversal, respectivement au-dessus du compartiment 12A et du compartiment 12C. La paroi supérieure 7 se déforme élastiquement au-dessus de chacun de ces deux compartiments extrêmes 12A, 12C dont une partie du fluide est chassée sous pression dans le compartiment'central 125 respectivement par les trous 13, 14. Les jets de liquide sortant par ces deux trous 13, 14 se rencontrent et s'opposent dynamiquement, à distance du capteur 2. Pour que la paroi supérieure 7 subisse seulement une déformation élastique pendant le passage des roues d'un véhicule sur le réservoir 1, il est préférable de remplir ce dernier en liquide avec une certaine surpression, par exemple à une pression de 0,02 MPa au-dessus de la pression atmosphérique. La dimension des trous 13, 14 est de 8 mm pour La mesure de la charge d'un essieu allant jusqu'à 150 kN à une vitesse de passage sur le réservoir 1 allant jusqu'à 6 km/h. Pour des charges et des vitesses différentes, il convient de modifier la dimension de ces trous 13,14. Cette modification doit être telle que le capteur de pression 2 fournisse pendant le passage des roues d'un essieu sur Le réservoir 1 une tension électrique dont ta variation en fonction du temps est analogue à la courbe de la figure 6 (obtenue à une vitesse de 6 km/h). Une telle courbe présente, quelle que soit la charge et la vitesse, un flanc ascendant 21 et un flanc descendant 22, sensiblement symétriques de part et d'autre d'un plateau supérieur 23. Le tracé de ce dernier présente des fluctuations mais il a une allure générale substantiellement plane, ou autrement dit parallèle à l'axe des abscisses. Le capteur de pression 2 fournit une tension électrique qui varie entre 1V et 5V et qui pourrait être représentée par une courbe analogique. Cette courbe est échantillonnée par les circuits de la carte électronique 14 3 en 16.384 points (214) ) en correspondance avec une étendue de mesure maximale de O à 190 kN (O à 19 tonnes). En fait, l'appareil de l'invention exploite seulement 80 X de cette étendue maximale soit une étendue de mesure pratique de 2 kN à 152 kN (0,2 tonne à 15,200 tonnes) dans laquelle se trouvent 13.107 points (à raison de 281 points par seconde) d'échantillonnage représentatifs de la tension électrique et de la charge supportée par le réservoir 1. L'écart entre deux points successifs représente une variation de la charge de 1,16 daN (1,16 kg). Le tracé 21, 22, 23 de la figure 6 représente la tension fournie par le capteur de pression 2 au passage d'un essieu sur le réservoir 1, après traduction de cette fréquence en valeurs numériques. Pendant le passage d'un véhicule à vitesse Lente, on obtient au maximum 1000 valeurs numériques d'échantillonnage ; quand la vitesse du véhicule est plus élevée Le nombre des valeurs numériques diminue. Dans l'exemple de réalisation décrit ici, le nombre total des valeurs numériques fournies par la carte électronique 3 est fixé à 118. Ce nombre est calculé et vérifié par le microordinateur 4 ; s'il est inférieur à 118, la vitesse du véhicule était trop élevée (supérieure à 6 km/h dans le présent exemple) et la charge de L'essieu n'est pas calculée. Quand le nombre des valeurs numériques est compris entre 118 et 1 000, le micro-ordinateur retient les 20 valeurs les plus élevées qui font partie du plateau supérieur 23 ; il en calcule La valeur moyenne ; il élimine les 10 valeurs les plus éloignées de cette valeur moyenne ; il calcule la valeur moyenne des 10 valeurs restantes et il traduit cette valeur moyenne des. 10 valeurs restantes en charge de l'essieu, dans l'étendue de la mesure pratique définie plus haut dans laquelle une différence d'un point de la valeur équivaut à une différence de charge de 1,16 daN. Là charge calculée de cette façon est affichée et/ou imprimée par L'appareil 5. Les chiffres donnés ci-dessus sont fournis à titre d'exemple ; il est évident qu'ils peuvent être remplacés par des chiffres différents pour la mesure en mode dynamique de la charge ou du poids d'objets en déplacement. Dans l'exemple décrit plus haut, pour une étendue de mesure pratique allant de 2 kN à 152 kN et une vitesse du véhicule pouvant atteindre 6 km/h, chaque mesure est faite avec une erreur qui est au plus de 20 daN par rapport à la charge réelle de L'essieu considéré. Dans L'exemple décrit ci-dessus la Paroi supérieure 7 du réservoir est constituée par une seule tôle métallique, mais il est entendu que cette tôle est réalisable en d'autres matières ayant des propriétés analogues au point de vue mécanique, par exemple en matière plastique ou en matière composite. Le compartiment central 128 a une faible Largeur limitée par Les ' deux cloisons internes rigides 10, 11 et la partie qui le couvre de la paroi supérieure 7 n'a pas supporter la charge à mesurer, par conséquent cette partie de La paroi supérieure 7 peut être rigide et indéformable. Cette paroi supérieure 7 est donc réalisable en trois parties distinctes ; deux parties qui couvrent les compartiments extrêmes 12A, 12C et qui sont déformables élastiquement et une partie qui couvre le compartiment central 12B et qui peut être épaisse, rigide, non déformable, et qui n'est pas non plus nécessairement convexe. Il ressort de ce qui précède que La pesée d'un objet quelconque en déplacement implique que cet objet exerce une force sur l'un et sur l'autre des deux compartiments extrêmes au moins pendant la durée nécessaire à la mesure, comme expliqué plus haut ; par exemple l'objet en déplacement peut être supporté pendant son mouvement par une plate-forme ou par un bâti ayant deux montants espacés qui reposent chacun respectivement sur un compartiment extrême. REVENDiCATIONS 1. Appareil de mesure du poids d'un objet en déplacement caractérisé en ce qu'il comprend : - un réservoir de charge (1) étanche à paroi supérieure (7) ayant un volume intérieur divisé en trois compartiments comprenant deux compartiments extrêmes (12A, 12C) et un compartiment central (12B) par deux cloisons internes (10,11) parallèles entre elles et parallèles au sens de déplacement de l'objet à peser, ces deux cloisons (in,11) ayant dans une de leurs parties extrêmes dans Le sens du déplacement des trous (13,14) respectifs situés en regard L'un de L'autre et étant espacées l'une de L'autre d'une distance Laissant la place nécessaire entre elles à un capteur de pression (2), Ladite paroi supérieure (7) étant déformable élastiquement sous Le poids de L'objet en déplacement à peser au-dessus des deux compartiments extrêmes (12A,12C), - un capteur de pression (2) monté de façon étanche dans une ouverture (15) prévue dans La paroi supérieure (7) entre les deux cloisons internes (10, 11) du côté de La partie extrême de celles-ci opposée à la partie extrême ou se trouvent Lesdits trous (13,14), ce capteur (2) émettant un signal électrique analogique pendant- le passage de l'objet sur le réservoir de charge (1), - une carte électronique d'échantillonnage (3) reliée électriquement au capteur de pression (2) pour convertir le signal électrique analogique reçu de ce capteur en de multiples valeurs numériques différentes entre elles d'un écart représentant une variation déterminée de la charge supportée par le capteur de charge (1), - un micro-ordinateur (4) raccordé à la carte électronique d'échantillonnage (3) pour exécuter sur lesdites vateurs numériques fournies par cette carte une série d'opérations aboutissant à la valeur du poids dudit objet, - un appareil indicateur (5) d'affichage et/ou d'impression relié à ce micro-ordinateur (4). 2. Appareil selon La revendication 1 caractérisé en ce que la paroi supérieure (7) est incurvée et convexe dans le sens du déplacement de l'objet à peser au moins au-dessus des deux compartiments extrêmes (12A,12C). 3. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le réservoir (1) a une paroi de fond (6) plane avec deux bords longitudinaux opposés (6A,6B) relevés à 900 environ et La paroi supérieure (7) incurvée est mise en butée par ses bords longitudinaux opposés (7A, 7B) dans les angles formés par La paroi de fond (6) et les bords relevés (6A,6B), ce réservoir (1) ayant ainsi une épaisseur réduite. 4. Appareil selon la revendication 1 caractérisé en ce que le capteur de pression (2) est du type à membrane sans hystérésis telle qu'une membrane en céramique, fournissant comme signal électrique une tension électrique proportionnelle à la charge suportée par le réservoir de charge (2). 5. Appareil selon la revendication 3 caractérisé en ce que, pour la mesure de La charge de chacun des essieux d'un véhicule automobile en déplacement, le réservoir (1) a une largeur entre ses deux bords longitudinaux opposés de 0,700 m environ. 6. Appareil selon La revendication 1 caractérisé en ce que la paroi supérieure (7) est en tôle metallique ayant une épaisseur de 5 mm environ au-dessus des deux compartiments extrêmes (12A,12C) et le réservoir de charge (1) est rempli de liquide à une pression de 0,02 MPa, au repos, audessus de la pression atmosphérique. 7. Procédé d'application de l'appareil de mesure selon la revendication 5 à la détermination de La charge de chacun des essieux d'un véhicule automobile en déplacement sur le réservoir de charge (1) avec ses roues passant respectivement sur les compartiments extrêmes (12A, 12C) de te réservoir, caractérisé en ce qu'il comprend l'exécution des opérations successives suivantes - vérifier que le nombre des valeurs numériques d'échantillonnage fournies par la carte électronique d'échantillonnage (3) pendant le passage d'un essieu sur le réservoir de charge (1) est compris entre un nombre minimum déterminé et un nombre maximum déterminé, - détecter un nombre déterminé desdites valeurs les plus élevées, - calculer la valeur moyenne dudit nombre déterminé, - éliminer la moitié des valeurs numériques Les plus éloignées de cette valeur moyenne, - calculer la valeur moyenne des valeurs numériques restantes, - calculer et fournir sous forme Lisible la charge de l'essieu qui correspond à cette dernière valeur moyenne.