Brevet FR2849185A1 — publié le 20040625

DOMAINE DE L'INVENTION Dans le processus de conception et de développement d'un produit nouveau, il est nécessaire de prendre en compte la relation stimulus réponse du produit avec le consommateur. La métrologie sensorielle a pour objectif de définir de manière quantitative cette relation afin de mieux cerner les perceptions et évaluations subjectives d'un consommateur et d'établir des liens objectifs entre 10 ces perceptions et évaluations et des propriétés physiques mesurables du produit. OBJET DE L'INVENTION La présente invention concerne un procédé et une instrumentation permettant l'établissement de ces liens 15 objectifs entre l'appréciation d'un sujet et les propriétés physiques d'un produit, notamment les propriétés physiques liées à sa surface. ARRIERE-PLAN DE L'INVENTION A l'heure actuelle la caractérisation sensorielle 20 d'une surface, c'est-à-dire d'une partie mécanique qui constitue la frontière physique d'un objet, s'opère en faisant appel à un panel d'experts sensoriels opérant dans un espace standard appelé cabine d'évaluation sensoriellee Cet " instrument ou outil de mesure " est adapté au processus de conception et de développement d'un produit ou d'un objet nouveau En revanche son utilisation en tant qu'instrument de contrôle de la conformité d'un produit à une norme définie lors d'une production de 30 masse de ce produit, est tout à fait inconcevable, ne serait-ce, indépendamment du cot d'un tel outil, du fait de la saturation que l'on constate chez les experts qui forme une limite au recours à un tel outil. BREVE DESCRIPTION DE L'INVENTION 35 Le but de la présente invention est de fournir un outil de qualification de la surface d'un objet issu d'un procédé de fabrication, qui permette de décider de la conformité ou non de cette surface avec le cahier des charges qui la caractérise et qui a été validé par un pa5 nel d'experts. A cet effet donc, l'invention a pour premier objet un procédé de contrôle sensoriel de la surface extérieure d'un objet, selon lequel on relève au moins le caractère chaud/froid, le caractère dur, le caractère ac10 crochant et le caractère reflétant de la surface au moyen d'organes descripteurs de chacun de ces caractères préalablement étalonnés par un panel d'experts. La nouveauté de l'invention réside tout d'abord dans le fait d'avoir découvert et constaté que le carac15 tère chaud/froid, le caractère dur, le caractère reflétant et le caractère accrochant de la surface sont quatre paramètres qui permettent de rejoindre la caractérisation d'une surface (tactile et visuelle) par un panel d'experts entraînés. Le second objet de l'invention est un appareil de métrologie sensorielle pour mettre en oeuvre le procédé susdit, caractérisé en ce qu'il comporte un support d'au moins une paroi de l'objet limité par une portion de surface à contrôler, un organe descripteur du caractère 25 chaud/froid de la surface, un organe descripteur du caractère dur de la surface, un organe descripteur du caractère reflétant de celle-ci et un organe descripteur du caractère accrochant de cette surface et des moyens disposés entre le support et au moins l'organe descripteur 30 du caractère reflétant de la surface et l'organe descripteur du caractère accrochant de celle-ci, pour engendrer un mouvement relatif entre ce support et chacun de ces organes dont la direction est sensiblement parallèle à un plan tangent à la surface. Dans un premier mode de réalisation de cet appa- reil, le support comporte un chariot monté mobile sur deux guides rectilignes appartenant à un bâti fixe de l'appareil et comportant une table tournante supérieure, les moyens pour engendrer le mouvement relatif susdit 5 comportant d'une part une vis motorisée avec laquelle coopère le chariot à la manière d'un écrou et d'autre part, des moyens d'entraînement de la table en rotation par rapport au chariot. On comprend que, lorsque la surface à contrôler 10 est solidaire de la table tournante elle-même portée par le chariot, on peut combiner un mouvement tournant de cette table autour d'un axe perpendiculaire à sa surface donc perpendiculaire au plan défini par les deux guides du bâti et un mouvement de translation par exemple hori15 zontal, le long de ces deux guides qui donne un mouvement complexe et variable et programmable à l'infini en faisant varier les vitesses de chacune des composantes circulaire et rectiligne de ce mouvement. Ce type d'appareil sera plus particulièrement 20 adapté au contrôle d'une surface relativement plane On peut imaginer sans sortir du cadre de l'invention pour mettre en oeuvre le procédé de contrôle énoncé ci-dessus, que l'appareil de métrologie comprenne, au lieu et place d'un chariot et d'une table tournante, une sorte de tam25 bour circulaire porteur de la surface à contrôler et animant cette dernière d'un mouvement circulaire autour de son axe pouvant être combiné avec un mouvement axial afin d'obtenir toute sorte de mouvements hélicodaux permettant l'exploration de cette surface dans différentes di30 rections pour par exemple tenir compte d'une certaine texturation que celle-ci pourrait présenter. Pour ce qui concerne le descripteur du caractère chaud/froid de la surface, il comporte une tête de mesure mobile perpendiculairement à cette dernière avec, sur une 35 face de mesure, en regard de la surface, un organe d'échauffement recouvert d'un capteur plat de température, la tête de mesure étant associée à une hotte aspirante. On indiquera que le caractère chaud/froid est une 5 donnée sensorielle différente de la température: un corps métallique et un corps en bois ayant une même température sont tactilement appréciés différemment par l'homme, le corps métallique apparaissant comme plus froid que le corps en bois. Selon l'invention le descripteur du caractère dur de la surface comprend une tête de mesure mobile perpendiculairement à celle-ci, avec sur une face de mesure, en regard de cette surface, une bille d'enfoncement, la tête de mesure étant attelée à un applicateur d'une force pré15 déterminée sur la bille, contre la surface et associée à un capteur du déplacement de la tête lors de l'enfoncement Pour des raisons de simplification de construction, on peut faire varier le diamètre des billes à enfoncer de sorte que pour une même force, on dispose 20 de plusieurs calibres pour apprécier ce caractère. Le caractère reflétant de la surface est une notion essentiellement sensorielle, différente de la brillance, au sens o on opère sur une surface en mouvement et de manière indépendante de l'état de surface. 25 C'est ainsi que le descripteur de ce caractère comporte un brillancemétre émetteur d'un signal lumineux incident et récepteur d'un signal lumineux réfléchi par la surface, celle-ci étant animée pendant la mesure d'un mouvement uniforme de défilement sous le brillance mètre. Le caractère accrochant de la surface est également un critère de l'ordre sensoriel que l'on tente de caractériser par le frein qu'oppose la surface à mesurer au déplacement d'un capteur dont la texture et la structure ressemblent à la pulpe du doigt humain, toutes cho35 ses étant égales par ailleurs C'est ainsi que ce des- cripteur comporte une tête de mesure mobile perpendiculairement à la surface, comprenant un palpeur pulpaire monté sur la tête par l'intermédiaire d'un capteur d'une force perpendiculaire à la direction de mobilité de la 5 tête C'est en effet la mesure de cette force établie dans un plan parallèle à la surface, rapportée à la force d'application du palpeur sur cette surface, qui permet de quantifier ce caractère accrochant. On indiquera enfin que l'invention s'étend égale10 ment à un procédé d'étalonnage de l'appareil et de chacun de ses descripteurs, pour chacune des surfaces à caractériser, qui consiste à utiliser un panel d'experts procédant à l'appréciation de chacun des quatre caractères affectés au descripteur mentionné ci-dessus, dans un ordre 15 temporel déterminé, et de préférence en commençant par l'appréciation du caractère chaud/froid suivi de l'appréciation du caractère dur, suivi de l'appréciation du caractère reflétant et enfin de l'appréciation du caractère accrochant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description d'un de ses modes de réalisation donnés ci-après à titre purement indicatif. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS 25 I 1 sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels: les figures 1 et 2 sont des vues schématiques de dessus et de côté d'un appareil conforme à l'invention, les figures 3 à 6 illustrent schématiquement chacun des quatre organes descripteurs mis en oeuvre dans l'appareil selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'appareil représenté aux figures 1 et 2 comporte 35 un bâti 1 définissant par des guides 2 un trajet linéaire pour un support 3 comprenant un chariot motorisé et susceptible d'être animé d'un mouvement dans les deux directions le long des guides 2 au moyen par exemple d'une vis 4 motorisée, située sous le support 3, et coopérant avec 5 un écrou 5 solidaire du chariot Lorsqu'il est placé à la gauche de la figure 1, le support 3 et immobilisé en dessous de deux descripteurs 6 et 7 Le descripteur 6 est le descripteur de caractère chaud/froid de la surface à caractériser qui sera décrit plus en détail en regard de la 10 figure 3 Le descripteur 7 est le descripteur du caractère dur de la surface qui sera décrit plus en détail en regard de la figure 4 A l'autre extrémité du bâti, le support est placé sous deux autres descripteurs 8 et 9. Le descripteur 8 est le descripteur du caractère reflé15 tant de la surface à caractériser qui sera décrit plus en détail en regard de la figure 5, alors que le descripteur 9 est un descripteur du caractère accrochant de la surface à caractériser décrit en regard de la figure 6 Dans cette position, un plateau supérieur 10 du support 3 peut 20 être animé d'une rotation autour d'un axe vertical 10 a, par exemple au moyen d'une transmission 11 comprenant un arbre carré lla attaquant un renvoi d'angle 11 b, lic porté par'le chariot Le support 3 est donc en deux parties, une partie chariot destinée à sa translation le long des 25 guides 2 et une partie plateau montée pour tourner sur le chariot lorsqu'il est entraîné par la transmission 11 ou par tout autre moyen moteur qui pourrait être intercalé entre le plateau tournant et le chariot. Des potences non représentées maintiennent en 30 place par rapport au bâti 1 les différents organes descripteurs 6 à 9 avec pour certains d'entre eux au moins, une motorisation verticale permettant d'éloigner ou de rapprocher le descripteur de la surface à explorer. L'organe descripteur 6 est représenté à la figure 35 3 en regard d'une portion P de paroi d'un objet portant la surface S à caractériser On notera que les dimensions surfaciques de cette portion sont de l'ordre de 10 à 15 cm dans n'importe quelle direction du plan Sous l'organe descripteur 6 le support 3 est immobile L'organe des5 cripteur 6 possède une tête de mesure 12, mobile perpendiculairement à la surface S comme l'indique la double flèche 13 et possédant en regard de la surface S une face de mesure 14 revêtue d'un réchauffeur 15, sous forme par exemple d'un film chauffant et d'un capteur de tempéra10 ture plat 16 La tête de mesure 12 est associée à une hotte 17 qui permet de créer une aspiration de l'air réchauffé par le réchauffeur 15 afin qu'il n'atteigne pas la surface S Lorsque la température du réchauffeur 15, donc du capteur 16 atteint une valeur prédéterminée, uni15 forme et supérieure à celle de la surface S, on applique la tête de mesure contre cette surface I 1 s'établit très rapidement au niveau du capteur 16 une température moyenne qui est enregistrée et qui est significative de l'effusivité thermique du matériau formant la surface S à 20 explorer, effusivité qui rend compte de ce caractère chaud/froid de la surface. A titre indicatif, on indiquera que le capteur de température est un capteur fabriqué par la société Minco Température, alors que le réchauffeur 15 est un film fa25 briqué par cette même société Bien entendu, la tête de mesure est reliée à un système de programmation et d'enregistrement des données qui n'est pas représenté mais qui existe également sur le marché notamment fabriqué par cette même société et du type par exemple CTI 6 30 A 3. Dans une variante de réalisation non représentée de l'invention au niveau de cet organe descripteur, on peut prévoir, juste avant d'appliquer la tête contre la surface S, de faire tourner un peu le support 3 autour de 35 son axe 10 pour minimiser le plus possible l'influence de l'échauffement de la tête 14 sur la surface S. L'organe descripteur 7 représenté à la figure 4 comporte une tête de mesure 18 également mobile verticalement selon la flèche 19 et équipée en regard de la sur5 face S à explorer, d'un support 20 de deux billes 21 et 22 de diamètres différents pour la détermination du caractère dur/mou de la surface S Le support 20 des billes est porté par la tête 18 de manière à pouvoir pivoter autour d'un axe vertical au moyen d'un capteur 23 qui dé10 tecte la force d'application de la force de mesure contre la surface S Un capteur 24 enregistre la position de la tête 18 donc son déplacement entre deux positions. Dans l'exemple représenté, le support 20 comporte deux billes de diamètres différents, mais ce n'est pas 15 sortir du cadre de l'invention que de prévoir un support avec plus de deux billes Le choix de la bille à appliquer contre la surface par pivotement du support 20 revient à changer le calibre de l'organe descripteur Le principe de la mesure consiste à mettre une bille au con20 tact de la surface, à repérer la position de la tête dans cet état, à appliquer sur la tête une force verticale dirigée vers la surface jusqu'à une valeur déterminée et contrôlée par le capteur 23, à détecter par le capteur 24 la position atteinte par la tête 18 dans cet état pour en 25 déduire le déplacement de la tête C'est ce déplacement qui constitue l'indicateur de dureté de la surface. Dans une unité d'acquisition et de traitement de données associée à cet organe descripteur et non représentée, il est bien entendu tenu compte du diamètre de la 30 bille en contact avec la surface pour que le déplacement soit corrélé à un calibre déterminé de l'appareil. L'invention concerne également un descripteur du caratère dur de la surface dans lequel la ou les billes seraient remplacées par un organe pénétrant différent (aiguille, 35 pyramide) adapté à la surface à qualifier. L'extrémité active de l'organe descripteur 8 est représentée à la figure 5 Il s'agit d'un brillancemétre comportant un émetteur 25 d'une lumière incidente en di5 rection de la surface S, et un récepteur 26 de la lumière réfléchie par cette surface, lorsque le support 3 est animé d'un mouvement par rapport au brillancemètre, par exemple un mouvement de rotation autour de l'axe 10, à une vitesse régulière comprise par exemple entre zéro et 10 soixante tours par minute L'incidence de la lumière émise peut être réglable tant en ce qui concerne son angle que sa direction (soit tangentielle, soit vers le centre). A la figure 6 enfin, on a représenté l'organe 15 descripteur 9 du caractère accrochant de la surface Il s'agit là aussi d'une tête de mesure 27 dont la position par rapport à la surface est réglable dans une direction perpendiculaire de cette surface S, cette tête de mesure comportant en partie inférieure un palpeur pulpaire 28 20 réalisé en un matériau qui possède une texture et une consistance similaire au doigt de l'homme Il peut par exemple s'agir d'un doigt de gant de silicone Ce palpeur 28 est associé à la tête 27 au moyen d'un capteur 29 capable d'enregistrer l'intensité d'une force développée 25 dans un plan parallèle à celui de la surface S L'organe descripteur 9 possède également un capteur de force 30 permettant de régler l'écrasement du palpeur 28 contre la surface S, donc la quantité de surface de ce palpeur réellement en contact avec la surface explorée On aura 30 noté que l'organe descripteur 9 est situé sur le bâti dans une position telle que l'échantillon 11 de surface S peut être déplacé linéairement sous le palpeur 28 et ce dans les deux directions parallèles au guide 2 ou être déplacé circulairement sous ce palpeur autour de l'axe 35 10 a lorsque le plateau 10 est entraîné en rotation Le mouvement relatif du plateau et du descripteur peut bien entendu être une combinaison de ces deux mouvements linéaire et circulaire Il est ainsi possible d'acquérir diverses données au niveau du capteur 29 de la force ho5 rizontale résultant du frottement du palpeur 28 contre la surface S, ces diverses données pouvant être étalonnées par un panel d'experts procédant à des investigations tactiles de référence. L'appareil selon l'invention possède bien entendu 10 une unité d'acquisition de toutes les données émises par les descripteurs 6, 7, 8 et 9, de traitement de ces données et de comparaison de celles-ci avec des valeurs d'étalonnage préenregistrées et issues d'un étalonnage de la surface par un panel d'experts soit au moment de la 15 conception et du développement du produit, soit réalisées sur la base des premiers objets fabriqués en série, cette unité d'acquisition et de traitement permettant de délivrer un signal de sortie du genre conforme ou non conforme pour la surface explorée. On indiquera que pour que l'étalonnage de l'appareil soit correct, il convient de respecter toujours la même procédure d'étalonnage par le panel d'experts, c'est-à-dire de respecter l'ordre temporel dans lequel les qualifications par le panel d'experts 25 sont acquises et ce pour chacune des surfaces à qualifier par l'appareil Un ordre préférentiel est celui qui consiste à d'abord apprécier le caractère chaud/froid puis le caractère dur/mou puis le caractère reflétant et enfin le caractère accrochant de chaque surface. REVENDICATIONS 1 Procédé de qualification de la surface extérieure d'un objet, caractérisé en ce qu'il consiste à re5 lever au moins le caractère chaud/froid, le caractère dur, le caractère accrochant et le caractère reflétant de la surface au moyen d'organes descripteurs de chacun de ces caractères, préalablement étalonnés par un panel d'experts. 2 Appareil de métrologie sensorielle pour mettre en oeuvre le procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte: un support ( 3) d'au moins une paroi (P) de l'objet limitée par une portion de la surface (S) à con15 trôler, un organe ( 6) descripteur du caractère chaud/froid de la surface (S), un organe ( 7) descripteur du caractère dur de la surface (S), un organe ( 8) descripteur du caractère reflétant de la surface (S), un organe ( 9) descripteur du caractère accrochant de la surface (S), et des moyens ( 4, 11) disposés entre le support 25 et au moins l'organe descripteur du caractère reflétant et l'organe descripteur du caractère accrochant pour engendrer un mouvement relatif entre ce support et chacun de ces organes dont la direction est sensiblement parallèle à un plan tangent à la surface (S). 3 Appareil de métrologie selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support ( 3) comporte un chariot monté mobile sur deux guides ( 2) rectilignes appartenant à un bâti ( 1) fixe de l'appareil et comportant une table ( 10) tournante supérieure, les moyens pour engen35 drer le mouvement relatif susdit comportant d'une part une vis ( 4) motorisée avec laquelle coopère le chariot à la manière d'un écrou ( 5) et d'autre part, des moyens d'entraînement ( 11) de la table ( 10) en rotation par rapport au chariot. 4 Appareil de métrologie selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'organe ( 6) descripteur du caractère chaud/froid de la surface (S) comporte une tête de mesure ( 12) mobile perpendiculairement à la surface (S) avec, sur une face ( 14), en regard de 10 cette surface, un organe d'échauffement ( 15) recouvert d'un capteur ( 16) plat de température, la tête de mesure ( 12) étant associée à une hotte aspirante ( 17). Appareil de métrologie selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'organe ( 7) des15 cripteur du caractère dur de la surface (S) comprend une tête ( 18) de mesure, mobile perpendiculairement à la surface (S) avec, sur une face de mesure, en regard de cette surface (S), un organe ( 21, 22) pénétrant, la tête ( 18) de mesure étant attelée à un applicateur d'une force pré20 déterminée sur la bille contre la surface et associée à un capteur ( 24) des positions de la tête ( 18) lors de la pénétration de l'organe. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'organe pénétrant est une bille et en ce que 25 la tête ( 18) de mesure comporte au moins deux billes ( 21, 22) de diamètres différents placées sur un support ( 20) pivotant. * 7 Appareil selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que l'organe ( 8) descrip30 teur du caractère reflétant de la surface comporte un brillancemétre émetteur ( 25) d'un signal lumineux incident et récepteur ( 26) d'un signal lumineux réfléchi par la surface (S) animée pendant la mesure d'un mouvement relatif par rapport au brillancemètre. 8 Appareil de métrologie selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'organe ( 9) descripteur du caractère accrochant de la surface (S) comporte une tête de mesure ( 27) mobile perpendiculairement à la surface, comprenant un palpeur pulpaire ( 28) 5 monté sur la tête par l'intermédiaire d'un capteur ( 29) de la force, perpendiculaire à la direction de mobilité de la tête, engendrée par un mouvement relatif entre le doigt et la surface. 9 Procédé d'étalonnage de l'appareil selon l'une 10 quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les différentes surfaces à qualifier par l'appareil sont préalablement qualifiées par un panel d'experts dans un ordre temporel défini et identique pour chacune d'elles. 10 Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ordre temporel susdit est: appréciation du caractère chaud/froid de la surface; appréciation du caractère dur de la surface, appréciation du caractère reflétant de la surface, appréciation du caractère accrochant de cette surface.