Brevet FR2899687A3 — publié le 20071012

FR 2899687 A3 20071012 FR 0651217 A 20060405 - 1 - PROCEDE ET DISPOSITIFS POUR CARACTERISER LE RENDU AU TOUCHER D'UN MATERIAU La présente invention concerne un procédé de caractérisation du rendu au toucher d'un matériau donné possédant des propriétés, de surface ou de volume, élastiques ou viscoélastiques et un dispositif permettant de mettre en évidence le rendu au toucher d'un tel matériau. La sélection d'un objet, d'un produit ou d'une matière fait intuitivement appel à une ou plusieurs appréciation(s) sensorielle(s). C'est la vue qui représente la première impression, souvent associée au sens du toucher. Il en résulte la notion de descripteurs sensoriels correspondant, lors de l'appréciation tactile, à un toucher orthogonal, tangentiel ou thermique dont la dureté représente une des descriptions imagées du toucher orthogonal. Le matériau apparaissant plus ou moins dur ou mou sous la pression exercée. Dans certains domaines, et notamment dans l'automobile, le confort joue un rôle important lors de la décision de l'achat d'un produit tel qu'une voiture ou un véhicule utilitaire. Il est donc important d'identifier et de quantifier de manière objective et reproductible les sensations que l'utilisateur perçoit, tel que le rendu de toucher qui sont liées au confort. Le confort intègre notamment la perception tactile qui bien que complexe se décompose en sensations élémentaires telles que le rendu thermique ou encore le rendu mécanique d'un matériau donné. Le rendu thermique d'un matériau est notamment caractérisé par la sensation de chaud ou de froid lors du contact entre le corps de l'utilisateur et un matériau donné à une température donnée. De même, le rendu mécanique est caractérisé par la sensation éprouvée par le corps de l'utilisateur lors du contact entre 2899687 -2- le corps de l'utilisateur lors du contact de la peau, par exemple celle des mains ou l'extrémité des doigts avec un matériau donné. De plus, les sensations de rendu mécanique varient selon les conditions dans lesquelles s'établit le contact entre l'utilisateur et le 5 matériau, la recouvrance élastique de ce dernier, c'est-à-dire a contrario, la pression exercée par le matériau sur le doigt. Contrairement à certains domaines tels que l'évaluation visuelle avec des dispositifs de spectrocolorimétrie, aucun dispositif de mesure n'est capable de quantifier d'une manière représentative 10 et reproductible la perception humaine des sensations liées au rendu mécanique. Dans le cas du rendu mécanique, il existe différents dispositifs de mesure qui permettent d'évaluer comparativement les comportements mécaniques de divers matériau. 15 Un des dispositifs consiste à déterminer la rigidité statique ou dynamique des matériaux. Cette grandeur qualifie la capacité d'un matériau à s'opposer à des déformations après imposition de sollicitations statiques ou dynamiques. Cette grandeur se décline sous forme de rigidité en 20 traction, en flexion ou en cisaillement. Les lois de comportement en résultant font intervenir les différentes grandeurs mécaniques des matériaux testés (module d'élasticité, coefficient de Poisson, etc.). L'homme de l'art comprendra aisément que ces grandeurs volumiques ne peuvent décrire le rendu au toucher des matériaux. 25 Un autre dispositif consiste à mesurer la dureté des matières. Cette grandeur qualifie la capacité d'un matériau à résister à la déformation par pénétration. Les dispositifs les plus proches de la gestuelle tactile sont des duromètres Shore. Ils décrivent, dans une échelle arbitraire [0 ù 30 100], la résistance à l'enfoncement d'un indenteur de forme et dimensions normalisées. 10 15 2899687 -3- Pour un matériau considéré comme très mou, la valeur affichée est proche de 0 ; pour un matériau très dur, la valeur lue se rapproche de 100. La résistance à l'enfoncement imposé d'une valeur fixe (Zfixe) 5 englobe d'une part l'enfoncement plus ou moins conséquent de l'indenteur dans l'échantillon à étudier (8ech) et d'autre part l'enfoncement résiduel qui est à la base de la mesure (âmes) : Zfixe = 8ech + 8mes En pratique dans les appareillages commercialisés, la grandeur Smes est appréhendée indirectement via la raideur du système élastique qui assure la mesure (ksyst.mes) et il en est de même pour la détermination de la raideur de l'échantillon puisque : 8 mes kech ù Z fixe ù 8 mes x ksyst.mes La transformation de la raideur de l'échantillon (kech) en échelle de dureté est alors arbitrairement réalisée, conformément 20 aux normes ISO868 et DIN 53505. Ce type d'appareillages est de fait décliné en plusieurs modules, en fonction de la gamme de dureté à atteindre, comme illustré sur les figures 1 et 2 représentant des valeurs de notation sensorielle (explicitées dans la description) en fonction 25 respectivement de la gamme de dureté Shore sélectionnée et en fonction de gammes de dureté Shore non adaptées : - pour les matériaux mous, c'est la gamme de dureté Shore 000, Shore 00 qui est à privilégier, - pour les matériaux durs, c'est la gamme de dureté Shore 30 D, Shore B, Shore C, Shore A et Shore 0 qui est utilisée. 2899687 -4- Cependant, ces appareillages imposent un enfoncement d'extension finie des indenteurs ce qui ne correspond pas à la gestuelle tactile où l'enfoncement présente une certaine variabilité fonction de la résistance à l'enfoncement ressentie. 5 C'est pourquoi, le dispositif objet de l'invention utilise directement la raideur des échantillons dite statique (k) comme donnée expérimentale qualifiante. La métrologie de cette raideur se réalise généralement en effectuant des tests d'indentation et en analysant le rapport entre la 10 force appliquée (AF) et le déplacement associé (Ax) puisque par définition : AF k= Lx La grandeur k est exprimée en N/m ou en mN/ m voire en mN/mm ou en daN/mm. 15 Ainsi, la présente invention a pour objet de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un procédé de caractérisation du rendu au toucher d'un matériau possédant des propriétés élastiques et viscoélastiques à l'aide d'un dispositif dédié. L'invention permettra donc de qualifier d'une manière objective la 20 dureté via la description de raideur des matériaux étudiés dans le but d'éliminer toutes les dérives rencontrées lors des évaluations tactiles à caractère subjectif. L'intérêt complémentaire de l'invention est associé au fait de pouvoir déterminer la valeur précise et robuste de la raideur à partir 25 d'une droite représentative de la fonction AF=f(Ax) (où F est la force appliquée et x la hauteur de l'enfoncement dans le matériau) et non plus à partir d'une seule mesure. Ce but est atteint par un procédé de caractérisation du rendu au toucher d'un matériau possédant des propriétés surfaciques ou 30 volumiques élastiques ou viscoélastiques, comprenant les étapes suivantes : 2899687 -5- a. effectuer un essai d'indentation sur le matériau, cet essai permettant de déterminer une valeur de raideur qui permettra d'attribuer une notation tactile, évaluée à partir d'échantillons de référence, et 5 b. comparer le graphe des notations tactiles en fonction de la raideur ou d'une fonction bijective telle que le logarithme des valeurs de raideur du matériau avec au moins une référence provenant d'un nuancier ou un référentiel externe afin de qualifier le matériau. 10 Selon une caractéristique de l'invention, dans l'étape a, l'enfoncement de l'indenteur dans le matériau est compris entre 2 et 6 mm pour un matériau mou et est compris entre 50 et 700 micromètres pour un matériau dur de manière à permettre la qualification sensorielle de la dureté. 15 Selon d'autres caractéristiques de l'invention - le référentiel externe est constitué par une série d'échantillons présentant des duretés croissantes, qualifiées tactilement par un panel d'opérateurs, - le référentiel externe est constitué d'un nombre fini 20 d'échantillons afin d'obtenir des variations de dureté permettant la réalisation d'une échelle de gradation des propriétés de dureté, - les échantillons, constituant le référentiel externe, sont réalisés dans la même classe de matériaux ou dans des classes de matériaux à propriétés similaires, 25 -l'échelle de gradation est hiérarchisée entre une valeur inférieure et une valeur supérieure, notamment entre 0 et 100, - les matériaux constituant les échantillons sont des élastomères ou des polymères avec ou sans plastifiants ou charge, et 30 - les matériaux constituant les échantillons présentent la même épaisseur et la même couleur. 2899687 -6La présente invention à également pour objet un dispositif permettant de mettre en évidence le rendu tactile d'un matériau possédant des propriétés élastiques ou viscoélastiques, caractérisé en ce qu'il comprend : 5 - des moyens d'enregistrement de paramètres de fonctionnements du dispositif, -un moyen de commande du déplacement d'un indenteur vers le matériau donné placé sous cet indenteur en fonction des paramètres de fonctionnement, 10 - au moins un capteur de force mesurant l'effort exercé sur le matériau par l'indenteur, - des moyens d'enregistrement des signaux émis par le capteur, - des moyens de calculs des grandeurs caractérisant les 15 propriétés élastiques ou viscoélastiques du matériau en fonction des signaux enregistrés et des paramètres de fonctionnement du dispositif. Selon l'invention, l'indenteur (12) présente une aire de contact au moins égale à celle qui qualifie la résolution latérale d'un doigt 20 humain. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif peut comprendre un système informatique exécutant un logiciel spécifique d'exploitation, permettant l'affichage, par des moyens d'affichage du système, de champs de saisie des paramètres de fonctionnement du 25 dispositif sur un écran du système, ledit système commandant, en fonction de certains paramètres de fonctionnement saisis, un moteur actionnant l'indenteur suivant son axe dirigé vers le matériau pour effectuer un essai d'indentation sur ledit matériau, les résultats de cet essai étant collectés par le système pour être traités par le 30 logiciel, le système comprenant des moyens de calcul pour calculer les grandeurs caractérisant les propriétés de surface élastiques ou viscoélastiques du matériau. 7 Avantageusement, les moyens de commande peuvent assurer le déplacement de l'indenteur dans le matériau, la vitesse de déplacement de l'indenteur, et le temps de contact entre l'indenteur et le matériau. De préférence, le système peut comprendre également des moyens d'affichage de courbes relatives à la notation tactile du matériau en fonction de la raideur calculée par lesdits moyens de calcul dudit système ou à la notation tactile du matériau en fonction du logarithme de la raideur. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif peut être portatif et constitué d'un boîtier, solidaire d'un moteur actionnant sur commande, par l'intermédiaire d'un régulateur de déplacement, un axe de déplacement pour que l'indenteur vienne en contact avec la surface du matériau à tester. Avantageusement, l'indenteur peut être fixé perpendiculairement au capteur de force ou d'effort, matérialisé par une poutre semi encastrée déformable de raideur k1, et parallèlement à l'axe de déplacement pour recueillir les données expérimentales descriptives du matériau à tester. Selon ce mode de réalisation, les moyens de commande assurant le déplacement de l'indenteur dans le matériau sont manuels, et permettent d'imposer des valeurs d'enfoncement, de force associée, de raideur mesurée et en final de notation sensorielle après calibration par affichage sur ledit boîtier. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 représente la courbe d'évolution de la notation sensorielle de différents types d'échantillons en fonction de la gamme de dureté Shore sélectionnée, 2899687 -8- - la figure 2 représente la courbe d'évolution de la notation sensorielle de différents types d'échantillons en fonction de leur dureté, pour des gammes de dureté Shore non adaptée, - la figure 3 représente un schéma du dispositif en version fixe 5 selon l'invention, - la figure 4 représente un schéma du dispositif en version portable selon l'invention, - la figure 5 représente la courbe d'étalonnage du capteur de force [0 ù 0,5N], 10 -la figure 6 représente la courbe d'étalonnage du capteur de force [0 ù 5N], - la figure 7 représente la courbe d'étalonnage du capteur de force [0 ù 50N], - la figure 8 représente la courbe d'évolution de la notation 15 tactile d'échantillons du référentiel SENSOTACT en fonction leur raideur lors de la sélection d'indenteurs de diamètres différents, - la figure 9 représente la courbe d'évolution de la notation tactile d'échantillons du référentiel SENSOTACT en fonction du logarithme de leur raideur lors de la sélection d'indenteurs de 20 diamètres différents, - la figure 10 représente la courbe d'évolution de la notation tactile des échantillons de silicone et de celle du référentiel SENSOTACT en fonction de leur raideur, - la figure 11 représente la courbe d'évolution de la notation 25 tactile d'échantillons de silicone et de celle du référentiel SENSOTACT en fonction du logarithme de leur raideur, - la figure 12 représente la courbe d'évolution de la notation tactile des échantillons de planches de bord de véhicule automobile et de celle du référentiel SENSOTACT en fonction de leur raideur, 30 -la figure 13 représente la courbe d'évolution de la notation tactile des échantillons de planches de bord de véhicule automobile -9- et de celle du référentiel SENSOTACT en fonction du logarithme de leur raideur, - la figure 14 représente la courbe d'évolution de la notation tactile des échantillons d'accoudoirs de véhicule automobile et de celle du référentiel SENSOTACT en fonction de leur raideur, - la figure 15 représente la courbe d'évolution de la notation tactile des échantillons d'accoudoirs de véhicule automobile et de celle du référentiel SENSOTACT en fonction du logarithme de leur raideur, -la figure 16 représente la courbe, pour un même matériau, d'évolution de la raideur en fonction de la surface de contact de l'indenteur associée aux données descriptives du module d'Young, - la figure 17 représente la courbe d'évolution de la notation sensorielle des différents types d'échantillons en fonction de leur raideur, - la figure 18 représente la courbe d'évolution de la notation sensorielle des différents types d'échantillons en fonction du logarithme de leur raideur. L'invention va à présent être décrite en liaison avec les figures 3 à 18. L'invention propose un dispositif 10 de mesure pour la caractérisation du rendu tactile d'un matériau possédant des propriétés de surface élastiques ou viscoélastiques. Le dispositif 10 selon la figure 3, pour mettre en évidence ces propriétés, est constitué d'un socle 20 sur lequel est fixée une table 30, sur laquelle va être positionnée le matériau 18 à analyser. Le socle 20 comprend, par exemple, au moins un montant 22 se dressant perpendiculairement de manière à supporter de manière stable un moteur 32. Ce moteur 32 actionne sur commande, par l'intermédiaire d'un régulateur de force et/ou de déplacement, un axe 34 pour venir en contact avec la surface du matériau 18 disposé sur la table 30. Plus précisément, un indenteur 12, qui est fixé 2899687 -10- perpendiculairement à un capteur de force 14 suivant son axe de mesure et parallèlement à l'axe 34, permettra de recueillir les données expérimentales qualifiantes telle que la raideur k pour reproduire au mieux le protocole sensoriel. 5 L'indenteur 12 peut prendre différentes formes et être constitué par des matériaux de différentes natures suivant l'essai à effectuer à l'aide du dispositif 10. A cet effet, cet indenteur 12 pourra être de géométrie sphérique (de type bille Brinell), la sphère pouvant être de diamètre variable dans l'intervalle de 0,5 à 60 mm et 10 préférentiellement de 4 à 10 mm quand elle est en verre et de diamètre de 5 à 10 mm quand elle est en acier. Il pourra être, par exemple, de géométrie cylindrique (à base plane circulaire), sa section pouvant être de diamètres variables compris dans l'intervalle 0,5 à 60mm et préférentiellement des valeurs de 2,5, 5 ou 10 mm 15 quand il est en aluminium (Ea,u = 70 000 Mpa, valu = 0,34). De préférence et pour répondre aux objectifs de l'invention, l'indenteur 12 doit présenter, d'un point de vue géométrique en particulier, une aire de contact au moins égale à celle qui qualifie la résolution latérale du doigt, c'est-à-dire, supérieure à environ 2 mm2 20 et de préférence égale à l'aire de contact réelle d'un doigt. L'enfoncement à imposer à cet indenteur doit être égal ou voisin de celui qui permet la qualification sensorielle de la dureté. Eu égard aux protocoles sensoriels, il doit être de l'ordre de plusieurs millimètres pour qualifier un échantillon à propriétés élastiques 25 marquées et préférentiellement de l'ordre de 2 à 6 mm. Il doit être de valeur plus réduite, parfois limitée à la centaine de micromètres pour qualifier des échantillons durs. Les valeurs préférentielles s'étendant, dans ce cas, dans l'intervalle 50 à 700 micromètres. Cette dernière procédure étant par exemple appliquée pour étudier 30 des peaux de matériaux polymères protégeant des mousses élastomères plus ou moins compactées. - 11 - Le capteur de force ou d'effort 14, de type, par exemple, capteur à jauge résistive, est placé sur l'indenteur 12 pour mesurer l'effort exercé par l'indenteur 12 sur le matériau 18 lors d'un essai. Plus précisément, il s'agit d'un capteur à poutre semi encastrée déformable associée à un pont résistif par exemple de type SMD. Leur gamme de mesure s'étend respectivement dans l'intervalle [0 ù 500 N] et préférentiellement dans les gammes [0 - 0,5 N], [0 ù 5 N] et [0 ù 50 N]. La précision sur la mesure de force du capteur de mesure doit couvrir la robustesse des mesures dans la gamme de l'ordre de quelques millinewtons pour être en conformité avec les enfoncements micrométriques et de l'ordre de plusieurs Newtons voire décaNewtons pour être cette fois-ci en conformité avec les enfoncements millimétriques et préférentiellement, pour les échantillons à caractère élastique marqué, cette mesure devra couvrir la gamme 100 mN à 2500 mN et pour les échantillons plus durs, de 2,5 à 25 N. L'étendue des mesures effectuées par le capteur d'effort 14 permet de tester tout type de matériau possédant des propriétés de surface élastique ou viscoélastique et de déterminer sa raideur. Cependant, cette configuration capteur 14 / indenteur 12 doit, pour réaliser la métrologie de la raideur de l'échantillon (kech), prendre en compte la raideur du capteur (kcap) et celle de l'indenteur (kind). En tenant compte du fait que l'allongement mesuré (bmesuré) est la somme des allongements du capteur (bcap) et de l'échantillon (8ech) puisque l'indenteur quasi-rigide (kind = oo) présente un allongement quasi nul : 8mesuré = 8cap + 8ech La force associée à l'enfoncement imposé permet de suggérer, si l'on néglige le poids de l'indenteur, que :30 -12- F = kmesuré • 8mesuré = kcap • 8cap = kech 8ech Ce qui conduit à la relation : 1 1 1 kech kmesuré kcap En mécanique, le terme raideur, dont l'inverse 1 / k est la compliance, est souvent utilisé pour décrire les caractéristiques élastiques d'un ressort via la définition d'une constante de raideur encore appelée coefficient de raideur. L'intérêt de cette évaluation qui associe raideur instrumentale et dureté sensorielle provient du fait que l'on obtient, pour un protocole opératoire fixé, une valeur qualifiante de l'échantillon et ce, sans borne supérieure d'estimation à condition d'utiliser un indenteur 12 et un capteur 14 adaptés à la métrologie à réaliser. De plus, la valeur qualifiante peut être estimée, non plus par une seule valeur, mais à partir de la pente du graphe liant l'évolution de la force à l'enfoncement. Il en résulte une estimation précise de la valeur de la raideur qui correspond au coefficient directeur de la droite d'évolution. Ainsi, la raideur de chaque capteur 14 est vérifiée en préalable et vaut, par exemple, 270 mN/mm pour le capteur [0 ù 0,5 N], 4 200 mN/mm pour le capteur [0 ù 5 N], 23 000 mN/mm pour le capteur [0 ù 50 N], comme en témoigne les figures 5 à 7. Ces valeurs correspondent à des valeurs de grandeur et non à des valeurs figées. Comme schématisé sur la figure 4, le dispositif 10 portatif, réalisé sur le même principe de mesure que le dispositif fixe schématisé sur la figure 3, est constitué d'un boîtier 38, solidaire d'un moteur 32 actionnant sur commande, par l'intermédiaire d'un -13- régulateur de déplacement, un axe de déplacement 34 pour venir en contact avec la surface du matériau 18 à tester. La commande du système portable est actionnée manuellement. En effet, l'utilisateur prend le boîtier 38 en main et applique des valeurs d'enfoncement imposé, de force associée, de raideur mesurée et en final de notation sensorielle après calibration par affichage sur ledit boîtier 38. Plus précisément, un indenteur 12, fixé perpendiculairement au capteur de force ou d'effort 14, matérialisé par une poutre semi encastrée déformable de raideur k1 , et parallèlement à l'axe 34 permettra de recueillir les données expérimentales descriptives du matériau 18 à tester. Ainsi le capteur dans son ensemble a une raideur associée égale à : kcap k~ De la même manière que pour le dispositif fixe, la métrologie de la raideur de l'échantillon (keCh) prend en compte la raideur du capteur (kcap), suivant la formulation suivante : 1 1 1 k ech k mesuré kcap Dans les deux modes de réalisation, le temps de contact entre l'indenteur 12 et l'échantillon 18 correspond à la durée requise 25 pour les évaluations tactiles subjectives, et de fait, est limité à quelques secondes et est préférentiellement compris entre 2 et 10 secondes. Selon l'invention, le dispositif 10 comprend un système informatique disposant d'un logiciel spécifique de commande des 30 déplacements de l'indenteur 12. Les capteurs d'effort 14 sont contrôlés par ce système informatique et les mesures sont collectées20 - 14 - dans le logiciel du système. Le système de déplacement 32 est, par exemple, couplé au capteur d'effort 14 à travers le système informatique, de sorte que la mesure de déplacement n'est prise en compte que lorsqu'un premier effort est détecté au niveau du capteur d'effort 14. Le logiciel permet l'affichage simultané, sur un même graphique, de l'effort en fonction du déplacement de l'indenteur 12. L'enregistrement des mesures ne pouvant commencer que lorsqu'un contact est détecté par le logiciel entre l'indenteur 12 dans le matériau testé 18. Le déplacement mesuré de l'indenteur 12 correspond donc directement à l'enfoncement dans le matériau 18 testé. Cela permet de s'affranchir en particulier d'une éventuelle opération de mesure de la dimension de l'empreinte formée par l'indenteur 12 et notamment de la profondeur de cette empreinte. Le premier contact de l'indenteur 12 sur le matériau 18 correspond à un premier effort mesuré par le capteur. L'intensité de ce premier effort peut être paramétrée. C'est donc à partir de cette intensité minimale de détection du contact avec l'échantillon 18 choisie par l'opérateur que l'enregistrement des mesures pourra débuter. L'opérateur pourra ainsi paramétrer la vitesse de déplacement du moteur 32 qui entraîne le déplacement de l'indenteur 12 dans le matériau 18, le temps de contact entre l'indenteur 12 et le matériau 18, et la profondeur d'indentation. Une fois les valeurs sélectionnées, les essais d'indentation peuvent être pratiqués à l'aide du dispositif 10 selon l'invention. Une indentation se définit par l'application d'une charge qui correspond à la pénétration de l'indenteur 12 ayant une certaine forme géométrique au sein du matériau 18 et par le retrait de l'indenteur. Le logiciel d'exploitation exécuté par le système informatique collecte les données mesurées par les capteurs 14, 36. Il permet l'exploitation des résultats, soit à partir de fonctions préprogrammées, soit à partir de représentations interactives des - 15 - graphes de mesure disposant de fonction de mesure pente, moyenne locale, etc. L'exploitation et l'édition des résultats peuvent être réalisées, soit de façon interactive par l'opérateur, à partir de différentes fonctions de mesure disponibles, soit de façon automatisée à l'aide d'un fichier de procédure programmée. Ainsi, il permet de collecter les mesures de raideur de l'échantillon 18 kech auxquelles correspond une notation tactile évaluée à partir d'échantillons de référence. En effet, à partir de l'étude d'échantillons de référence, une valeur de dureté sensorielle, ou plus précisément de perception de la dureté tactile, est attribuée à chaque mesure de raideur provenant d'un échantillon étudié. Pour que ce codage de l'information soit efficace, il est nécessaire de disposer d'échantillons de référence traduisant, sous forme d'un nuancier de sensations, les évaluations sensorielles en vue de leur hiérarchisation. Pour cela, il existe un référentiel initial commercialisé sous le nom de marque SENSOTACT , dans lequel pour chaque descripteur d'évaluation sensorielle, une notation est attribuée par un panel d'experts sensoriel et ce, en respectant les bonnes pratiques liées à ces évaluations. Il en résulte une gamme d'échantillons hiérarchisés dans une échelle arbitraire et, de préférence, dans l'intervalle de notation [0ù100[ mais toute autre échelle ouverte à évolution linéaire est envisageable. La valeur inférieure correspond à la résolution limite des capteurs cutanés ; la valeur supérieure à une grandeur arbitraire liée aux échantillons à qualifier. L'échelle n'est donc pas figée en valeur supérieure (échelle ouverte) et la classification associée est subjective car dépendante de la valeur du seuil supérieur pris comme référence. De préférence, le référentiel SENSOTACT , considéré comme un nuancier de sensations, doit être constitué d'une série 2899687 -16- d'échantillons de nombre compris préférentiellement entre 4 et 10 et réalisés dans la même famille de matériaux. De plus, il est conseillé de conserver une forme géométrique fixe et une couleur homogène pour ne pas influencer l'évaluation sensorielle à la base des 5 notations à retenir, bien que ces tests soient préférentiellement réalisés en aveugle . Sur ces bases, les échantillons en monomatériaux constituant le référentiel de dureté SENSOTACT ont été élaborés à partir d'échantillons élastomériques, d'élastomères 10 thermoplastiques, de matériaux silicones ou de polyuréthanes sous forme de mousses ou massiques. A ce titre, on peut aussi citer la réalisation d'échantillons constitutifs d'un référentiel en Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS) ou tout autre mélange élastomère polymère ou plus généralement de polymères avec plastifiants. 15 Ainsi, les valeurs de notation de la dureté tactile (également appelée notation sensorielle) issues des valeurs de raideur d'un matériau à étudier peuvent être modulées en fonction des différentes références sélectionnées dans le référentiel SENSOTACT . En effet, le système informatique peut délivrer directement 20 l'affichage de la raideur et sa conversion en notation sensorielle avec possibilité de modifier ces dernières valeurs eu égard au référentiel externe SENSOTACT . Par ailleurs, le dispositif 10, quel que soit son mode de réalisation (fixe ou portable) peut analyserindifféremment des 25 échantillons de référence de forme géométrique définie et préférentiellement des formes parallélépipédiques de dimensions au moins égales à 10 x 10 x 2 cm et de préférence 5 x 5 x 2 ou 6 x 6 x 2 cm pour la version fixe ou des échantillons de grande taille (20 x 10 x 2 cm) pour la version portable, quelle que soit leur nature. 30 De plus, lors de l'analyse à l'aide de la version fixe de l'appareillage, des prélèvements d'échantillons peuvent être analysés afin de décrire les propriétés de dureté sur des plaques à - 17 - faciès plan ou quasi plan. La tolérance selon z n'est pas une caractéristique limitante de l'appareillage qui de fait accepte en version fixe des échantillons de hauteur au plus égale à celle de la colonne qui assure le maintien du mécanisme d'enfoncement. Exemples Les échantillons qui ont servis de base à la réalisation des tests sont de 3 natures différentes : 10 - des échantillons de référence. Ces derniers sont des échantillons élastomériques de taille 48 x 48 mm et d'une épaisseur de 10 mm, par exemple. Au nombre de quatre ils permettent de qualifier graduellement l'ensemble de l'échelle sensorielle : 10, 30, 50, et 75, 15 - 5 échantillons de silicone dont les notations sensorielles, permettent d'appréhender la partie haute de l'échelle sensorielle, -de pièces réelles issues de l'industrie automobile à travers des prélèvements de taille environ égale à 50 x 50 mm issus 20 de planches de bord, et des accoudoirs formés d'une mousse recouverte d'une peau (tissu ou cuir). L'ensemble de ces pièces couvrant une gamme sensorielle comprise entre 75 et 100 pour les planches de bord et entre 50 et 75 pour les accoudoirs. 25 Il est bon de noter que l'ensemble des pièces analysées métrologiquement a été en préalable analysé sensoriellement, via un panel d'experts en analyse sensorielle afin d'obtenir une notation des pièces suivant le descripteur dureté. 30 Exemple 1 : Détermination des raideurs des capteurs de force - 18 - La raideur des trois types de capteur utilisés a été en préalable vérifiée par la réalisation d'un test d'indentation sur une plaque d'acier, à l'aide d'un indenteur cylindrique en aluminium de diamètre égal 10 mm. En rappelant que l'enfoncement dans l'échantillon d'acier est nul (kacier = 00), il est possible de calculer directement la raideur du capteur : kmesuré = kcap Les figures 5 à 7 visualisent les courbes d'étalonnage des capteurs, c'est-à-dire les variations de la force mesurée en fonction de l'enfoncement imposé. La mesure de la pente associée aux trois courbes permet la détermination des raideurs des capteurs utilisés : - kcapteur [0 - 0,5 N] = 270 mN/mm, - kcapteur [0 - 5 N] = 4 200 mN/mm, - kcapteur [0 -50 N] = 23 000 mN/mm. Exemple 2: Détermination de la précision pour la mesure de la raideur en fonction de l'indenteur utilisé. Les tests ayant été réalisés à l'aide du capteur [0 û 5 N], deux séries de mesures ont été faites en sélectionnant deux indenteurs en aluminium, cylindriques à base plane de diamètres respectifs égaux à 5 et 10 mm. Les figures 8 et 9 illustrent l'évolution des notations sensorielles en fonction de la raideur mesurée d'une part, et en fonction du logarithme de la raideur, d'autre part. A partir des différentes courbes, il est possible de s'apercevoir que pour un même capteur : -19- Raideur 0 = 5 mm Ce fait va se traduire dans la pratique par une plus grande précision avec l'indenteur présentant un diamètre de 10mm pour les analyses d'échantillons donnés. De plus, à partir du graphe des évolutions des notations sensorielles en fonction d'une relation bijective, par exemple le logarithme de la raideur, une loi de comportement linéaire peut être suggérée, reliant directement le paramètre subjectif au paramètre expérimental de type : notation sensorielle = a.log(raideur) + b Exemple 3 : Qualification de la dureté du silicone Les échantillons retenus couvrent l'intervalle supérieur de dureté des échantillons de référence en retenant que la valeur 100 du référentiel est arbitraire car liée à la qualification d'un échantillon de bois. Les conditions mises en oeuvre pour l'analyse des matériaux silicones ont été les suivantes : - capteur [0 ù 50 N], - indenteur en aluminium constitué d'un cylindre de diamètre 10 mm. Les figures 10 et 11 montrent les évolutions des notations sensorielles en fonction de la raideur mesurée ou du logarithme de celle-ci. Une meilleure adéquation est obtenue lors de l'analyse de l'évolution de la notation sensorielle en fonction du logarithme de la raideur. Sur ces deux courbes, deux valeurs d'un échantillon de référence appartenant au référentiel externe SENSOTACT ont été - 20 - ajoutées à titre comparatif. Il s'agit d'un matériau possédant une notation tactile de 50 et de 75. Exemple 4 : Utilisation du procédé et du dispositif selon l'invention 5 pour qualifier des pièces de l'industrie automobile. La corrélation à la base de l'invention a été vérifiée sur des planches de bord et des accoudoirs de dureté comprise, soit dans l'intervalle [50 ù 75] de notation sensorielle avec une relation 10 linéaire licite, soit dans l'intervalle [75 ù 100], où cette relation est moins évidente comme décrit sur les figures 12 à 15 Les conditions opératoires sont les suivantes : - capteur [0 ù 50 N], - indenteur en aluminium constitué d'un cylindre de diamètre 5 15 mm. En ce qui concerne les différents accoudoirs testés, les échantillons étudiés instrumentalement présentent les mêmes caractéristiques tactiles que les échantillons de référence qualifiés subjectivement par des experts puisque la corrélation recherchée est 20 obtenue en mode linéaire ou semi-logarithmique aux erreurs expérimentales près comme en témoigne les figures 14 et 15. En ce qui concerne les différents prélèvements de planches de bord, les valeurs trouvées s'écartent de l'approximation linéaire descriptive des échantillons du référentiel et adoptent une évolution 25 quasi linéaire avec des coefficients directeurs différents de ceux qualifiant les échantillons du référentiel SENSOTACT . Ainsi, on peut déduire que, la raideur n'est pas une grandeur conservative. Au final, une approche de la notation sensorielle en fonction du module d'Young est réalisée en prenant en compte 30 l'expression donnée précédemment liant le module d'Young E à la raideur k : - 21 - 1 - V 2 ech 2.a 1- v2ind k Eind Ainsi la figure 16 montre, pour un même échantillon testé à l'aide d'indenteurs d'un même matériau présentant des diamètres différents, qu'à la variation linéaire de la force en fonction de la surface de l'indenteur, correspond un module d'Young constant, quelle que soit cette surface de contact. Exemple 5: Synthèse des résultats concernant l'évolution de la notation sensorielle en fonction de la raideur. L'ensemble des résultats concernant l'évolution de la notation sensorielle en fonction de la raideur mesurée des échantillons est regroupé sur les figures 17 et 18. Il apparaît que la mesure de la raideur obéit à une loi de corrélation sur tout l'intervalle des appréciations sensorielles. Comme cela est illustré sur les figures 1 et 2, ce comportement est différent de celui des simples estimations de dureté qui obligent à étudier les échantillons avec plusieurs types de duromètres. E= 5 1. 10 15 2. 20 3. 30 4. REVENDICATIONS 1. Procédé de caractérisation du rendu au toucher d'un matériau (18) possédant des propriétés élastiques ou viscoélastiques, comprenant les étapes suivantes : effectuer un essai d'indentation sur le matériau (18), cet essai permettant de déterminer une valeur de raideur qui permettra d'attribuer une notation tactile, évaluée à partir d'échantillons de référence, et ù comparer le graphe des notations tactiles en fonction de la raideur ou d'une fonction bijective telle que le logarithme des valeurs de raideur du matériau (18) avec au moins une référence provenant d'un nuancier ou un référentiel externe afin de qualifier le matériau (18). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape a, l'enfoncement de l'indenteur (12) dans le matériau (18) est compris entre 2 et 6 mm pour un matériau (18) mou de manière à permettre la qualification sensorielle de la dureté. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que dans l'étape a, l'enfoncement de l'indenteur (12) dans le matériau (18) est compris entre 50 et 700 micromètres pour un matériau (18) dur de manière à permettre la qualification sensorielle de la dureté. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que dans l'étape b, le référentiel externe est constitué par une 2899687 -23- série d'échantillons présentant des duretés croissantes, qualifiées tactilemént par un panel d'opérateurs. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que dans l'étape b, le référentiel externe est constitué d'un nombre fini d'échantillons afin d'obtenir des variations de dureté permettant la réalisation d'une échelle de gradation des propriétés de dureté. 10 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les échantillons, constituant le référentiel externe, sont réalisés dans la même classe de matériaux ou dans des classes de matériaux à propriétés similaires. 15 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'échelle de gradation est hiérarchisée entre une valeur inférieure et une valeur supérieure, notamment entre 0 et 100. 20 8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que les matériaux constituant les échantillons sont des élastomères ou des polymères avec ou sans plastifiants ou charge. 25 9. Procédé selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que les matériaux constituant les échantillons présentent la même épaisseur et la même couleur. 10. Dispositif (10) pour caractériser le rendu tactile d'un matériau 30 (18) possédant des propriétés élastiques ou viscoélastiques, caractérisé en ce qu'il comprend :- 24 - des moyens d'enregistrement de paramètres de fonctionnements du dispositif (10), ù un moyen de commande du déplacement d'un indenteur (12) vers le matériau donné (18) placé sous cet indenteur (12) en fonction des paramètres de fonctionnement, au moins un capteur de force (14) mesurant l'effort exercé sur le matériau (18) par l'indenteur (12), des moyens d'enregistrement des signaux émis par le capteur (14), des moyens de calculs des grandeurs caractérisant les propriétés élastiques ou viscoélastiques du matériau (18) en fonction des signaux enregistrés et des paramètres de fonctionnement du dispositif (10). 15 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'indenteur (12) présente une aire de contact au moins égale à celle qui qualifie la résolution latérale d'un doigt humain. 12. Dispositif selon l'une des revendications 10 ou 11, 20 caractérisé en ce qu'il comprend un système informatique exécutant un logiciel spécifique d'exploitation, permettant l'affichage, par des moyens d'affichage du système, de champs de saisie des paramètres de fonctionnement du dispositif (10) sur un écran du système, ledit système 25 commandant, en fonction de certains paramètres de fonctionnement saisis, un moteur actionnant l'indenteur (12) suivant son axe dirigé vers le matériau (18) pour effectuer un essai d'indentation sur ledit matériau (18), les résultats de cet essai étant collectés par le système pour être traités par 30 le logiciel, le système comprenant des moyens de calcul pour calculer les grandeurs caractérisant les propriétés de surface élastiques ou viscoélastiques du matériau (18). 10b -25- 13. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que les moyens de commande assurent le déplacement de l'indenteur dans le matériau (18), la vitesse de déplacement de l'indenteur (12), et le temps de contact entre l'indenteur (12) et le matériau (18). 14. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le système comprend également des moyens d'affichage de courbes relatives à la notation tactile du matériau en fonction de la raideur calculée par lesdits moyens de calcul dudit système ou à la notation tactile du matériau en fonction du logarithme de la raideur. 15. Dispositif selon l'une des revendications 10 à 14, caractérisé en ce que le dispositif (10) est portatif et constitué d'un boîtier (38), solidaire d'un moteur (32) actionnant sur commande, par l'intermédiaire d'un régulateur de déplacement, un axe de déplacement (34) pour que l'indenteur (12) vienne en contact avec la surface du matériau (18) à tester. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que l' indenteur (12) est fixé perpendiculairement au capteur de force ou d'effort (14), matérialisé par une poutre semi encastrée déformable de raideur k1 , et parallèlement à l'axe de déplacement (34) pour recueillir les données expérimentales descriptives du matériau (18) à tester. 17. Dispositif selon l'une des revendications 15 ou 16, caractérisé en ce que les moyens de commande assurant le déplacement de l'indenteur (12) dans le matériau (18) sont- 26 - manuels, et permettent d'imposer des valeurs d'enfoncement, de force associée, de raideur mesurée et en final de notation sensorielle après calibration par affichage sur ledit boîtier (38).