Brevet FR2687188A1 — publié le 19930813

La présente invention est relative à un procédé permettant de calculer le pas instantané effectif de travail d'un organe tournant, notamment d'une tariére en cours de consolidation de sol. Elle concerne également un appareillage permettant sa mise en oeuvre. Lors de la réalisation de forage avec tariére, on procéde à une consolidation de sol en utilisant le terrain en place comme agrégat et comme seul apport extérieur le coulis de ciment, le mélange étant réalisé par rotation et avancement de la tariére dont le pas effectif est inférieur au pas réel de la tariére. Il est primordial de connaitre avec suffisament de précision le pas effectif instantané en continu de la tariére pour être renseigné sur la qualité du mélange réalisé par la rotation et l'avancement de la tariére pour une tranche de terrain donnée. En effet une telle information donne des renseignements multiples aussi bien sur la conduite des opérations de la tariére que sur la qualité de la consolidation de sol réalisée. En d'autres termes, grâce à l'invention, on peut en plus d'un contrôle et d'une surveillance minutieuse de l'exécution du forage à la tariére, appréhender en continu l'état futur de la consolidation. Les perfectionnements qui font l'objet de la présente invention visent à utiliser un procédé de détermination du pas effectif instantané de la tariére en continu et n'utilisant pas la fonction temps lors de l'affichage sur un enregistreur graphique en continu. De plus, la structure et la synchronisation des différentes étapes du procédé suivant l'invention les unes par rapport aux autres permettent, grâce à la gestion par microprocesseur d'apporter une nouvelle méthode d'acquisition et de traitement des données "ON LINE". A cet effet, le procédé suivant I1 invention est caractérisé en ce qu'il consiste: -a traiter les impulsions (A et B) afin de déterminer celles qui sont positives et qui traduisent l'avance de l'organe. -a traiter les impulsions (C et D) afin de déterminer celles qui sont positives et qui traduisent la rotation de 1 'organe. -à émettre les impulsions positives E correspondant à une valeur d'unité de longueur. -à émettre les impulsions positives G correspondant à une valeur d'unité d'angle. -à conditionner ces valeurs pour qu'elles représentent respectivement une unité élémentaire de longueur déterminée et une unité élémentaire d'angle déterminée sous les formes de signaux (I et K). -a recevoir et à compter les dites impulsions positives I et K. -à recevoir et à décompter les dites impulsions négatives J et L. -à comparer en continu le nombre d'impulsions positives représentant une valeur d'angle à une valeur d'angle prédéterminée (16). -à émettre une impulsion sur au moins une borne d'interruption d'un microprocesseur (17). -a faire le rapport entre le contenu du compteur-décompteur (13) représentant la valeur du nombre d'unités élémentaires de longueur effectuée par l'organe et la valeur d'angle prédeterminée (16). -à transmettre ce rapport et à l'afficher. -à commander l'avance d'un moyen permettant l'affichage graphique de la valeur du rapport établi de l'organe tournant par rapport à sa côte de pénétration dans le milieu. L'invention se référe également à un appareil permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Elle restitue une valeur instantanée de pas effectif de la tariére par rapport à la côte d'avancement de l'organe. Elle permet de disposer de valeurs numériques de pas effectif instantané pour le stokage de données numériques permettant un traitement ultérieur aisé. Elle assure enfin la connection, grâce à un bus de données, de tout autre systéme différent mais nécessaire pour l'ac quisition d'autres paramétres externes pour avoir une synchronisation à l'affichage sur un enregistreur graphique. Les avantages et les caractéristiques de l'invention res sortiront mieux de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels. Fig: 1 est un diagramme des differents composants de l'appareil réalisé pour la mise en oeuvre du procédé suivant 1' invention. Fig: 2 montre la représentation graphique de la variation de pas effectif de la tariére par rapport à sa côte profondeur. En se référant à la figure 1, l'appareil destiné à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention, comprend un certain nombre d'éléments décrits ci-aprés: On a référencé 1 une tete de tariére, c'est à dire la partie supérieure d'une tige de tariére. Bien entendu, il peut s'agir aussi de tout autre outil s'enfonçant dans un milieu quelconque. Une cordelette crantée inextensible 2 est fixée par une de ses extrémités à la tête 1 , elle entoure une poulie crantée 3, son extrémité opposée à celle qui est associée à la tête étant enroulée sur un tambour enrouleur 23 qui maintient une tension constante sur la cordelette crantée. Ainsi la rotation de la poulie crantée est elle directement dépendante de la translation de la tête dans un sens ou dans l'autre. Un galet 4 dont un point de sa périphérie est en appui avec un point de la périphérie de la tige 1, ainsi la rotation du galet est directement dépendante de la rotation de la tige. La translation de la tête déplace donc la cordelette crantée 2 qui entraine la rotation de la poulie crantée 3 a à laquelle est associé un codeur 5 tournant en synchro- nisme avec cette poulie crantée. Ce codeur est prévu optique incrémental de maniére que par sa conception et de son mouvement de rotation, il crée deux trains d'impulsions décalés de 90C l'un part rapport à l'autre, soit en avance soit en retard suivant le sens de rotation de la poulie crantée 3, et dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation de cette poulie crantee. La rotation de la tige 1 entraine le galet 4,auquel est associé un codeur 6 tournant en synchronisme avec ce galet Ce codeur est aussi prévu optique incrémental de maniére que par sa conception et de son mouvement de rotation, il crée deux trains d'impulsions décalés de 90" l'un par rapport à l'autre, soit en avance soit en retard suivant le sens de rotation du galet 4, et dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation du galet. Chaque codeur peut ainsi créer indépendament l'un de l'autre deux trains d'impulsions ( A et B) et ( C et D qui sont appliqués l'un et l'autre à un systéme de permutation 7 et 8 pouvant être soit électrique, soit électromagnétique, et comportant une porte logique du type "OU exclusif" qui permet de repositionner les deux trains d'impulsions A et B, et C et D par rapports aux circuits avals, ceci permettant de placer les codeurs 5 et 6 dans n importe quel sens. Les deux sorties des deux systémes de permutation 7 et 8 sont appliquées respectivements à un systéme de décodage 9 et 10 dont le rôle est de définir respectivement le sens de translation de la tête d'une part et le sens de rotation de la tête d'autre part. En pratique, grâce à ce systéme de décodage, il est possible de savoir respectivement, si la tête descend ou remonte, tourne dans le sens du vissage ou du dévissage, en partant du passage de deux trains d'impulsions respectivement A et B, C et D , dans un systéme équivalent à une porte logique du type "OU exclusif". De tels circuits n'ont pas à être décrits de maniére plus détaillée, car ils sont bien connus des hommes du métier. Les deux sorties respectivement E et F, G et H du système de décodage 9 et 10 sont introduites respectivement dans un circuit de mise en forme respectif 11 et 12 dont le rôle unique est de calibrer les impulsions électroniques qui seront introduites en aval dans d'autres circuits. Le dispositif 13 comporte des compteurs-décompteurs mémoires qui initialement sont positionnés à zéro. Si le train d'impulsions provient de la voie I, celui-ci compte, si le train d'impulsions provient de la voie J celui-ci décompte, ainsi à tout instant l'étant du dispositif 13, par lecture de son contenu nous donne la valeur du nombre d'unités élémentaires de longueur de déplacement dans le sens du travail de l'organe Le dispositif 14 comporte des compteurs-decompteurs mémoires qui initialement sont positionnés à zéro. Si le train d'impulsions provient de la voie K, celui-ci compte, si le train d'impulsions provient de la voie L,celui-ci décompte, ainsi à tout instant l'état du dispositif 14, par lecture de son contenu nous donne la valeur du nombre d'unités élémentaires d'angles de rotation de la tige dans le sens du travail de l'organe Le dispositif 15 comporte un comparateur qui compare constamment la valeur du nombre d'unités élémentaires d'angles contenu dans le dispositif 14 par rapport à une valeur d'angle de rotation de référence prédéterminée 16 multiple d'unités élémentaires d'angle. Ce dispositif émet une impulsion lors de l'égalité des deux valeurs décrites ci-dessus, qui est amenée à au moins une borne d'interruption 17 du microprocesseur, ladite borne devant être prioritaire sur le reste des tâches de ce microprocesseur, afin de pouvoir éxécuter les calculs relatifs au pas effectif instantané de l'organe tournant 1. Le rôle principal de ce dispositif est donc de créer une impulsion lors de l'égalité des valeurs ci-dessus,représentative d'une valeur de pas effectif, qui appliquée à la borne d'interruption du microprocesseur, déclanche la lecture du contenu du dispositif 13 par l'intermédiaire d'un bus de données, contenant la valeur du nombre d'unités élémentaires d'avancement de l'organe pour la valeur d'angle de rotation de référence prédéterminée de 1 ' organe, et de faire le rapport entre ces deux valeurs, definissant ainsi la valeur correspondant au pas effectif instantané de l'organe. Cette valeur est amenée par un bus de données à un circuit 19 de type conversion numériqueanalogique, à sortie unique ou multiple et à verrou, permettant ainsi l'affichage en continu sur un enregistreur graphique de la valeur du pas effectif de l'organe sans lissage affectant la mesure. De plus chaque impulsion arrivant à la borne d'interruption du microprocesseur déclenche la fonction d'initialisation 20a et 20b des dispositifs 13 et 14 permettant une succession de cycle de mesure de pas effectif par la création successive de plusieurs impulsions du dispositif arrivant successivement à la borne d'interruption 17, ainsi que le déclenchement de la fonction de déroulement du support d'affichage de l'enregistreur graphique d'une valeur équivalente à la valeur du nombre d'unités élémentaires de longueur contenu dans le dispositif 13. I1 permet en outre de réaliser avec le maximum de fiabilité l'exécution et la synchronisation parfaite de la restitution du pas effectif instantané de l'organe à partir respectivement de deux mesures, le déplacement et 11 angle de rotation. Comme illustré en Fig:2, on a porté en abscisse et dans la limite du pas effectif maximal de l'organe, représenté par la verticale L, le pas effectif instantané, tandis qu'en ordonnée on a porté la profondeur en métres. Sur la représentation illustrée on peut lire:le pas effectif instantané de l'organe a décru entre 2 et 3 métres, de telle sorte qu'on peut en déduire que dans cette zone on a réalisé un meilleur mélange permettant ainsi une meilleure consolidation du terrain en place. I1 doit d'ailleurs être entendu que la description qui précéde n'a été donnée qu'à titre d'exemple et qu'elle ne limite nullement le domaine de l'invention dont on ne sortirait pas en remplaçant les détails d'exécution décrits par tous autres équivalents. REVENDICATIONS 1.) Procédé permettant de déterminer, et de calculer le pas effectif instantané d'un organe tournant (1), notamment d'une tariére, du genre dans lequel des impulsions sont d'abord élaborées, respectivement à partir de la translation du dispositif ainsi que de la rotation du dispositif, caractérisé en ce qu'il consiste: -à recevoir et à compter les impulsions positives d'unités élémentaires de longueur de déplacement en l'état. -à recevoir et à compter les impulsions positives d'angles élémentaires de rotation en l'état. -à comparer constamment la valeur du nombre d'impulsions positives d'unités élémentaires d'angle de rotation avec une valeur d'angle de référence de rotation prédéterminée. -a transmettre l'égalité de cette comparaison à au moins une borne d'interruption (17) prioritaire d'un microprocesseul(18). -a lire le contenu d'un compteur decompteur mémoire (13). -a faire le rapport de ce contenu et de la valeur prédéterminée (16). -a transmettre ce rapport et à l'afficher. -et à commander l'avancement d'un moyen permettant l'affichage graphique du rapport par rapport à sa côte de pénétration; ce rapport étant la valeur du pas effectif instantané de l'organe par rapport au milieu ou il est situé. 2.) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste en outre. -à décompter les impulsions négatives dans le compteurdécompteur (13)lorsque l'organe se déplace dans le sens inverse du sens de "travail" choisi (en général ce sens de "travail" correspond à la descente de l'organe). -à décompter les impulsions négatives dans le compteur décompteur (14)lorsque l'organe tourne dans le sens inverse du sens de "travail" choisi (en général ce sens de "travail" correspond au vissage de l'organe). 3.) Procédé suivant la revendication 1 et 2, caractérisé en ce qu'il consiste: -a comparer en permanence le déséquilibre ou écart entre le compteur (14) et la valeur prédéterminée (16) et fournir une impulsion lorsque l'écart devient égal à zero 4.) Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la borne d'interruption (17) du microprocesseur (18) reçoit ladite impulsion. 5.) Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le rapport entre le déplacement exprimé en nombre d'unités élémentaires de longueur et la valeur d'angle prédéterminée (16), est établi dans le microprocesseur (18) représentant la valeur d'un pas effectif instantané. 6.) Dispositif caractérisé en ce qu'il comporte des moyens propres à permettre la mise en oeuvre du procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5. 7.) Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que respectivement, les impulsions négatives correspondent à une remontée de l'organe , décrementant d'autant les compteurs du compteur-décompteurs (13), les impulsions positives engendrées par la course d'avancement suivante de l'organe tournant recrémentant lesdits compteurs. Les impulsions négatives correspondent à une rotation inverse de l'organe décrémentant d'autant les compteurs du compteur-décompteur (14), les impulsions positives engendrées par la rotation suivante recrémentant lesdits compteurs. 8.) Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le rapport établi dans le microprocesseur (18 ) est transmis à un circuit de conversion analogique (19), affichable sur un enregistreur graphique et d'autre part à un même dispositif d'affichage (21) dont l'ordonnée correspond à l'échelle profondeur choisie et qui comporte un tambour dont le moteur (22 ) de rotation pas à pas reçoit des impulsions de déroulement dont la fréquence est proportionnelle à l'échelle profondeur choisie.