Brevet FR2797393A1 — publié le 20010216

L'invention concerne un dispositif pour la mesure extensométrique, non destructive, des forces de contention susceptibles d'être exercées par une orthèse de type bas ou collant de contention (ou, plus exactement, de contention/compression), le terme "bas de contention" étant entendu dans son sens le plus large, incluant les différentes exécutions telles que soc- quettes, bas jarret ou chaussettes, bas cuisse, bas cuisse autofixants, collants, collants de maternité, collant homme ou hémicollants. Par "mesure extensométrique", on entendra une mesure consistant à im- poser une déformation en un endroit précis du bas et à mesurer la force appliquée localement par le bas sous l'effet de cette déformation, cette force étant fonction des caractéristiques d'élasticité tenant aux matières utilisées et à la structure de l'article. Il est nécessaire de pouvoir mesurer de façon précise et reproductible la force que permet d'appliquer une orthèse compressive donnée, notam- ment pour vérifier sa conformité aux valeurs nominales prescrites en fonc- tion de la classe de contention choisie. Cette mesure est importante notamment au stade de la fabrication, pour vérifier les articles en tombé de métier juste après leur tricotage, pour contrôle de qualité et réglage éventuel du métier à tricoter. Cette application n'est cependant pas limitative, et l'invention peut être utilisée à de nombreuses autres fins, par exemple pour l'essai de nouvel- les matières, le développement de nouveaux produits, les études de fati- gue du produit, etc. Divers protocoles et dispositifs de mesure extensométriques ont déjà été proposés à cette fin. Mais ces procédés et dispositifs présentent tous un ou plusieurs des inconvénients suivants: destructivité, notamment avec les systèmes utilisant des griffes de traction pour créer une déformation forcée du bas, - temps de contrôle très long: certains protocoles de mesure nécessi- tent une durée pouvant aller jusqu'à 48 heures, incompatible avec les contraintes industrielles de type contrôle de qualité en fabrication, nombre réduit de points de mesure alors que, le bas n'étant pas un produit homogène, il est important d'obtenir un nombre aussi élevé que possible de points de mesure sur la totalité de la longueur de l'ar- ticle, - coût élevé de l'appareillage, - nécessité de prévoir, d'une taille de bas à l'autre ou d'un article à l'au- tre, des gabarits multiples imposant des manipulations importantes. Le but de la présente invention est de pallier l'ensemble de ces inconvé- nients, en proposant un dispositif de mesure extensométrique non destructif et adapté (entre autres) au contrôle de qualité en production, par sa robustesse, sa rapidité de mise en oeuvre et sa flexibilité, avec possibilité de s'adapter rapidement et simplement à des articles différents ou des tailles différentes d'un même article. Le dispositif de l'invention présente en outre les avantages suivants: précision de la mesure, - fidélité de la mesure, afin de fournir de données de manière reproduc- tible et indépendante de l'habilité d'un opérateur, - mesure simultanée en un grand nombre de points, - simplicité, rapidité de mise en oeuvre, possibilité de numériser, mémoriser, traiter et afficher les différentes données relevées, notamment pour permettre l'interfaçage avec un traitement informatique, - possibilité de contrôler toutes les tailles standard, toutes les exécu- tions et toutes les longueurs actuellement produites, ainsi que les arti- cle fabriqués sur mesure. Le dispositif extensométrique de l'invention est caractérisé à cet effet en ce qu'il comporte: une forme apte à recevoir une orthèse enfilée dessus, cette forme comprenant deux branches allongées; des moyens écarteurs, coopérant avec des extrémités en vis-à-vis des branches pour éloigner celles-ci transversalement à leur plus grande dimension; des moyens de commande des moyens écarteurs, propres à éloigner les branches dans un mouvement d'écartement mutuel, progressif et contrôlé; et des cap- teurs répartis sur la longueur de l'une au moins des branches, propres à mesurer la force appliquée localement sur la branche par l'orthèse à l'en- droit du capteur respectif selon une composante perpendiculaire au profil de la branche. Selon diverses caractéristiques subsidiaires avantageuses: - les branches sont réunies à pivotement à leurs extrémités oppo- sées aux extrémités coopérant avec les moyens écarteurs, le mou- vement d'écartement mutuel étant un mouvement autour du point de pivotement correspondant; les capteurs comportent comme élément sensible en contact avec l'orthése des touches affleurant le profil externe de la branche sur laquelle ils sont placés; - les moyens écarteurs comprennent une branche rectiligne portant les capteurs et une branche curviligne dont le profil correspond à celui d'une jambe destinée à recevoir l'orthèse; les moyens écarteurs sont des moyens motorisés; - le dispositif comporte des moyens pour déterminer l'allongement transversal de l'orthèse à l'endroit de chacun des capteurs en fonc- tion de l'écartement des branches appliqué par les moyens écar- teurs; - le dispositif comprend des moyens pour enregistrer, pour chaque capteur, une pluralité de couples de mesure force/allongement, notamment avec des moyens pour déterminer dynamiquement une caractéristique force/allongement. - le dispositif comprend des moyens pour déterminer le profil des pressions de contention exercées par l'orthèse sur la longueur de celle-ci. O On va maintenant décrire un exemple de mise en oeuvre de l'invention, en référence aux dessins annexés. La figure 1 est une vue schématique montrant les différents éléments du dispositif de l'invention. La figure 2 est une vue de détail, en coupe, montrant la structure des cap- teurs de force. La figure 3 montre le tracé d'une caractéristique force/allongement. La figure 4 montre le profil de pression déterminé par le dispositif de l'in- vention. O Sur la figure 1, la référence 10 désigne, de façon générale, le dispositif extensométrique de l'invention qui comporte essentiellement, montée sur un bâti 12, une structure déformable 14 destinée à recevoir le bas enfilé sur toute sa longueur (à l'exception du pied). La structure déformable 14 se compose de deux branches ou "demi-jam- bes" 16, 18, avec une branche inférieure fixe 16 et une branche supéri- eure mobile 18, les deux branches étant articulées entre elles à leurs extrémités respectives 20, 22 autour d'un pivot commun 24, à la manière des deux branches d'un compas. À leurs extrémités opposées 26, 28, les branches 16, 18 sont reliées à des moyens écarteurs permettant de les éloigner l'une de l'autre par un mouvement de rotation relatif autour du pivot 24, cet écartement mutuel étant par exemple réalisé en rendant fixe l'extrémité 26 de la branche in- férieure 16 et en déplaçant l'extrémité 28 de la branche supérieure 18 au moyen d'une tige 30 d'un vérin 32, par exemple un vérin électrique pro- grammable en vitesse et en amplitude. Ce vérin électrique est par exem- pie réalisé à partir d'un moteur pas-à-pas dont la vitesse est ajustable typiquement de 0 à 500 mm/min, et susceptible de procurer une amplitude d'ouverture comprise entre 0 et 400 mm entre les deux bras 16, 18 de la structure déformable 14. L'extrémité mobile 28 est guidée dans son déplacement par la gorge 34 d'une glissière verticale 36. La surface externe de la branche inférieure 16 présente un profil rectili- gne, et cette branche est pourvue d'une pluralité de capteurs de force 40 répartis sur la longueur de la branche 16 en des points choisis. Le profil externe 42 de la branche supérieure 18 est un profil curviligne, correspondant à la forme générale d'une jambe. Pour permettre la mesure d'articles de tailles et de natures différentes, la branche supérieure 18 peut être échangée avec d'autres branches sem- blables présentant des profils 42 différents. Par ailleurs, le point de rota- tion 24 peut être adapté, par exemple en rehaussant le point du pivote- ment pour des tailles de bas avec un diamètre plus important. Les capteurs 40 sont par exemple au nombre de douze, et sont disposés le long de la branche inférieure 16 de manière à correspondre à la topo- graphie des points de mensuration dite "standard Hohenstein", pour les points b, bl, c, d, e, f, g de ce standard. Avantageusement, les capteurs des points c, d, e, f et g sont dédoublés, ce qui donne un total de douze capteurs pour sept points de mesure. Selon les articles considérés, une partie seulement de ces capteurs pour- ra être utilisée, par exemple les capteurs des points b et bl pour les soc- quettes, ceux des points b, bl et c pour les bas jarret, ceux des points b, bl, c, d, e et f pour les bas cuisse, et la totalité des capteurs pour les col- lants. Pour que les mesures correspondent bien aux points du bas tels que dé- finis par le standard Hohenstein, il importe de positionner longitudinale- ment avec précision le bas sur la forme 14, typiquement avec une préci- sion de + 3 mm, le repère étant pris à partir de la ligne de talon (le dernier tour de trame avant d'arriver au talon), qui sera placée sur un repère ap- proprié gravé sur les branches 16 et 18. Les différents capteurs 40 déterminent la force appliquée par le bas sur la surface 38, et les valeurs mesurées sont transmises, via une interface 44, à un micro-ordinateur 46 assurant le traitement, le stockage et l'affichage des données recueillies. La figure 2 montre le détail de l'un de ces capteurs 40. Une touche de mesure 48, d'une longueur typique de 30 mm pour un cap- teur simple (à gauche sur la figure 2) et de 2 x 20 mm pour un capteur double (à droite sur la figure 2), est logée dans une cavité 50 de la bran- che inférieure 16, la surface de la touche venant affleurer le profil exté- rieur 38 de cette branche inférieure. Pour réduire au minimum les frotte- ments, la touche 48 est montée sur des guides 52 eux-mêmes associés à des douilles à billes 54, de manière à n'autoriser un déplacement que dans une direction orthogonale au profil (rectiligne) 38 de la branche 16. La sollicitation appliquée à la touche 48 est transmise par une tige 56 à un doigt 58 venant en contact avec un capteur de force 60, par exemple un capteur tel que le modèle ELFS-B0-25N-/M1.0,5M/MLL de la marque ENTRAN, qui est un capteur de force à jauge de contrainte présentant une plage de mesure 0-25 N en compression, avec des caractéristiques de non-linéarité, dérive, hystérésis, etc. très faibles. Ce capteur comporte des fils de liaison 62 (alimentation et mesure) cheminant le long du bras inférieur 16 jusqu'à l'interface 44 avec le micro-ordinateur. Le capteur de force 60 est associé à une chaîne de mesure classique, et donne une indication de la force exercée sur la touche affleurante 48 par le bas enfilé sur l'extensomètre. En rapportant cette force à la surface de la touche, on obtient directement la pression exercée par le bas en ce point. Le protocole de mesure est le suivant. Tout d'abord, les deux branches 16, 18 de l'extensomètre étant placées à leur position d'écartement minimal, le bas est enfilé sur l'extensomètre manuellement et librement, c'est-à-dire sans déformation élastique. Le positionnement de la jambe sur l'extensomètre est opéré comme indiqué plus haut à partir de la ligne de talon, le reste du bas étant ensuite dé- ployé, toujours sans déformation élastique, sur la longueur de l'extenso- métre (sur tout ou partie de cette longueur, selon qu'il s'agit d'une chaus- sette, d'un bas, d'un collant, etc.). On notera que, I'extensomètre ne com- portant pas de forme de pied à angle droit (contrairement à d'autres ex- tensomètres connus), I'enfilage du bas sur le dispositif est rendu d'autant plus facile et rapide. Les deux bras sont alors progressivement écartés au moyen de l'action- neur 30, 32, et les signaux recueillis par les capteurs 40 sont tous en- voyés en temps réel au système informatique qui enregistre chacune de ces valeurs. Le calcul du déplacement en chaque point de contrôle est ef- fectué par logiciel, en fonction de l'amplitude imposée par l'actionneur. On notera à ce stade que les valeurs délivrées par chacun des capteurs doivent être traitées pour obtenir, à partir de la force 64 (figure 1) mesu- rée par le capteur perpendiculairement au profil rectiligne 38 de la bran- che inférieure 16, la force 66 réellement exercée dans la direction de la ligne de trame 68 du bas, qui est la valeur effective à acquérir. À cet effet, le logiciel d'acquisition des données détermine un facteur correctif appro- prié pour chaque point de mesure (chaque capteur) et pour chaque pas d'ouverture de la branche mobile 18. Pour un capteur donné, la force F en fonction de l'allongement transversal Ax du bas présente l'allure illustrée figure 1, avec une portion de caracté- ristique 70 en phase d'ouverture des branches différente de la portion correspondante 72 en phase de fermeture (effet d'hystérésis). Pour per- mettre une stabilisation de l'ensemble, le dispositif est commandé de ma- nière à réaliser une succession de cycles d'écartements/rapprochements des deux branches 16, 18, I'acquisition finale des données étant par exemple réalisée au 3eme ou au 6ème" cycle. Le nombre de points de me- sure pour chaque cycle est typiquement de 500 points pour chacune des deux phases écartement/rapprochement. On notera que, pour chacun des points de mesure, les données ne sont pas acquises au même moment. En effet, le début de déformation élasti- que du bas, qui ne commence que lorsque l'allongement imposé par l'ex- tensomètre correspond à la circonférence d'application du bas, est atteint à des ouvertures différentes pour chaque point, et l'ouverture correspon- dant à la largeur à plat doit être reprise comme référence zéro pour cha- que point. Du fait de l'hystérésis, une même valeur d'allongement pourra donner deux valeurs de force F1 et F2 différentes; on prendra la moyenne com- me valeur de mesure. Le logiciel pourra, à partir des différentes données relevées, évaluer un certain nombre de paramètres tels que: - force de contention P en chaque point, - rigidité en chaque point, - dégressivité en chaque point par rapport à la cheville, - écart de dégressivité entre différents points. Ces données pourront être affichées, par exemple sur écran, en même temps que des paramètres tels que numéro de lot, numéro d'essai, don- nées statistiques (moyenne et écart-type au sein d'un lot), etc. La visualisation des caractéristiques force/allongement (figure 3) pour chaque point de mesure permet de détecter visuellement des anomalies et de rejeter les mesures douteuses. Le dispositif pourra également afficher sur écran le profil des pressions du bas testé (figure 4), donnant en fonction des différents points de mesure b, bl, c... répartis sur la longueur e du bas, les valeurs correspondantes des pressions P exercées par celui-ci. REVENDICATIONS 1. Un dispositif (10) pour la mesure extensométrique, non destructive, des forces de contention susceptibles d'être exercées par une orthèse de type bas ou collant de contention, caractérisé en ce qu'il comporte ' - une forme (14) apte à recevoir une orthèse enfilée dessus, cette forme comprenant deux branches allongées (16, 18), - des moyens écarteurs (30, 32), coopérant avec des extrémités en vis-à-vis (26, 28) des branches pour éloigner celles-ci transversa- lement à leur plus grande dimension, - des moyens de commande des moyens écarteurs, propres à éloi- gner les branches dans un mouvement d'écartement mutuel, pro- gressif et contrôlé, et - des capteurs (40) répartis sur la longueur de l'une au moins des branches, propres à mesurer la force appliquée localement sur la branche par l'orthèse à l'endroit du capteur respectif selon une composante perpendiculaire au profil de la branche. 2. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les branches sont ré- unies à pivotement à leurs extrémités (20, 22) opposées aux extrémités coopérant avec les moyens écarteurs, le mouvement d'écartement mutuel étant un mouvement autour du point de pivotement correspondant. 3. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les capteurs (40) com- portent comme élément sensible en contact avec l'orthèse des touches (48) affleurant le profil externe (38) de la branche sur laquelle ils sont pla- cés. 4. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les moyens écarteurs comprennent une branche rectiligne (16) portant les capteurs et une bran- che curviligne (18) dont le profil correspond à celui d'une jambe destinée à recevoir l'orthèse. 5. Le dispositif de la revendication 1, dans lequel les moyens écarteurs (30, 32) sont des moyens motorisés. 6. Le dispositif de la revendication 1, comportant des moyens pour déter- miner l'allongement transversal (Ax) de l'orthèse à l'endroit de chacun des capteurs en fonction de l'écartement des branches appliqué par les moyens écarteurs. 7. Le dispositif de la revendication 5, comprenant des moyens pour enre- gistrer, pour chaque capteur, une pluralité de couples de mesure force (F)/allongement (Ax). 8. Le dispositif des revendications 4 et 6 prises en combinaison, compre- nant des moyens pour déterminer dynamiquement une caractéristique force/allongement. 9. Le dispositif de la revendication 1, comprenant des moyens pour dé- terminer le profil des pressions de contention (P) exercées par l'orthèse sur la longueur (O) de celle-ci.