Brevet FR2909768A1 — publié le 20080613

Testeur portatif de surface L'invention concerne un testeur de surface portable. Dans l'industrie 5 automobile, il est nécessaire de pouvoir apprécier voire mesurer le coefficient de frottement d'un matériau d'une pièce d'habitacle. On connaît par le document FR 2 846 744 un dispositif qui permet de réaliser une telle appréciation tactile, mais uniquement, compte tenu de la conception de l'appareil, pour des pièces de grandeur limitée : en pratique des 10 échantillons plans et de dimensions de l'ordre de 5 cm x 5 cm. Or on souhaiterait pouvoir réaliser une telle appréciation ou, mieux, une réelle mesure, sur des pièces qui sont galbées et sans avoir à en prélever un échantillon de petite taille, par exemple pour mesurer le coefficient de frottement sur une planche de bord sans la détruire. 15 On connaît dans des domaines très différents des tribomètres qui permettent de suivre l'état d'une surface, notamment pour l'appréciation de l'état de surfaces telles que des surfaces du corps humain comme la peau : il s'agit le plus souvent d'appareils de laboratoire exigeant une installation compliquée avec une portabilité limitée (cf. EP 0 965 834 ou EP 1 034 739). 20 L'invention a pour but de proposer un testeur de surface qui soit portatif et puisse facilement être utilisé pour mesurer des états de surface, notamment dans un véhicule automobile. L'invention atteint son but grâce à un testeur de surface portable comprenant une enveloppe préhensible, un palpeur destiné à être au contact 25 avec une surface, et des moyens de mesure et d'analyse de signaux liés au contact du palpeur et de la surface, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comprennent un capteur compact de force multidirectionnel comportant une interface de mesure, et en ce que le palpeur est solidarisé à ladite interface de mesure. 30 Un capteur de force multidirectionnel ou multi-composantes permet la mesure, selon trois axes perpendiculaires, des forces s'exerçant sur une pièce fixée sur ou dans l'interface de mesure. Un type avantageux de capteur utilisable selon l'invention est un capteur-boule utilisé pour la mesure des efforts s'exerçant sur la poignée d'un levier de vitesse ; un tel capteur 35 comprend une boule tronquée par un plan sécant formant une face d'interface 2909768 2 de mesure. Une cavité centrale formée dans cette face permet, au moyen par exemple d'un embout adapté, la fixation du capteur à l'extrémité du levier de vitesse, en lieu et place de la poignée de manoeuvre. Selon un mode préféré de réalisation de l'invention, on fixe dans la cavité centrale le palpeur, celui-ci étant avantageusement sous forme d'un patin de palpage. Le patin de palpage est avantageusement en un matériau solide à faible coefficient de frottement, pour permettre le glissement. Le patin peut notamment être constitué d'un patin cylindrique à extrémité plate ou arrondie. L'enveloppe préhensible peut être en forme de souris d'ordinateur ou 10 de stylet. De préférence, le palpeur est démontable et permutable en fonction des applications. Parmi ces applications, notamment, le testeur de l'invention peut être utilisé pour des mesures topographiques. 15 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, en référence aux dessins annexés sur lesquels : -la figure 1 représente en perspective la partie préhensible d'un mode de réalisation du testeur conforme à l'invention. 20 -la figure 2 représente schématiquement l'installation de mesure et d'analyse reliée au testeur portatif de la figure 1. -les figures 3 et 4 représentent en vue de côté et de dessous un deuxième mode de réalisation de testeur préhensible conforme à l'invention. La figure 1 représente un testeur portatif 1 constitué d'une coque ou 25 enveloppe préhensible 2 dans laquelle est logé un capteur de force multicomposantes 3, ici sous forme de capteur-boule qui comprend essentiellement un boîtier sphérique 4 tronqué par un plan sécant où est formée la face 5 servant, grâce à une cavité centrale 6, d'interface de mesure. Des fils de liaison 7 sont conduits du capteur 3 à une sortie 8 de l'enveloppe 2, et, de là, à des 30 moyens de mesure et d'analyse de signal 10 et des moyens d'affichage 11. Le capteur 3 est fixé par des moyens non représentés dans l'enveloppe 2 et sa face 5 d'interface de mesure est située au niveau d'une ouverture circulaire 9 de l'enveloppe 2. Un patin 20 servant de palpeur ou d'indenteur, sous forme de cylindre, est fixé dans la cavité 6 de la face 5 et fait saillie hors de l'ouverture 35 circulaire 9. Des appuis facultatifs 12 peuvent être prévus sur la périphérie de 2909768 3 l'ouverture 9, et sont au même niveau que l'extrémité distale du patin de palpage 20. Ces appuis assurent la stabilité du système. Ils sont indispensables pour l'application de profilométrie qui sera mentionnée plus bas. Le dispositif de l'invention s'utilise de manière particulièrement 5 simple. Il suffit de prendre l'enveloppe 2 dans la main et de passer le dispositif sur une surface à tester 21 en appuyant le patin de palpage 20 sur ladite surface. Pendant le déplacement, le capteur 3 capte les trois composantes orthogonales Fx, Fy et Fz de la force s'exerçant entre le patin 20 et la surface 21. La force tangentielle Ft résultante, qui est la somme des forces tangentielles Fx et Fy est calculée, puis le rapport entre les intensités des forces tangentielle 1Ftl et normale 1FzI donne le coefficient de frottement à l'endroit de la mesure. Ces calculs et leur affichage se font au niveau des postes 10 et 11. Naturellement, le système de mesure peut comprendre divers logiciels de traitement et d'analyse de signal, par exemple pour lisser les valeurs obtenues lors du déplacement du testeur sur la surface, ainsi que des logiciels de traitement et de stockage des données obtenues. Le système est relié à une alimentation électrique non représentée sur secteur ou sur batterie. Le testeur 1 peut être, comme représenté, relié par un fil au poste 10, mais la liaison filaire peut être remplacée par une liaison sans fil, par exemple de type wi-fi. Dans un exemple d'utilisation, l'indenteur 20 est un cylindre de Téflon à base plane d'environ 1 cm2, mais selon les utilisations, on peut avoir des indenteurs de différentes natures (mono- ou multi-matériaux, souples ou rigides), de forme et de taille adaptées à l'application souhaitée. L'appareil offre l'alternative de permettre la mesure de la rugosité par l'emploi d'un indenteur de petite taille, de type pointe de diamant ou tout autre type de micro- ou macro-indenteur. Le logiciel de traitement de signal est alors naturellement adapté à l'analyse de ce type de signal pour en déduire des indications de rugosité. Le système peut ainsi être utilisé pour des applications de profilométrie, procurant des paramètres topographiques tels que la profondeur de grain et l'amplitude de finition. À cet effet, les moyens de fixation du capteur 3 sont démontables et permettent le changement de palpeur ou de patin en fonction de l'application choisie. Les figures 3 et 4 illustrent une variante de réalisation du testeur 1, où il 2909768 4 est prévu pour loger le capteur 3 une coque 2 en forme de souris d'ordinateur, éventuellement pourvue d'un appui 12 sous sa base. 5 REVENDICATIONS 1) Testeur de surface portable comprenant une enveloppe préhensible (2), un palpeur (20) destiné à être au contact avec une surface (21), et des moyens de mesure et d'analyse de signaux liés au contact du palpeur et de la surface, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comprennent un capteur compact (3) de force multidirectionnel comportant une interface (5) de mesure, et en ce que le palpeur (2) est solidarisé à ladite interface (5) de mesure. 2) Testeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (3) est un capteur-boule du type utilisé pour la mesure des efforts s'exerçant sur la poignée d'un levier de vitesse. 3) Testeur selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le capteur (3) comprend une face (5) d'interface de mesure et une cavité centrale (6) formée dans cette face, dans laquelle est fixé le palpeur (20). 4) Testeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le palpeur (20) est un patin de palpage. 5) Testeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que le patin de palpage (20) est cylindrique à face plane ou arrondie. 6) Testeur selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que le patin (20) est un solide à faible coefficient de frottement. 30 7) Testeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'enveloppe préhensible (2) est en forme de souris d'ordinateur. 8) Testeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, 35 caractérisé en ce que l'enveloppe préhensible est constituée par la 2909768 6 coque du capteur (3) lui-même. 9) Testeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le capteur (3) de force multidirectionnel 5 mesure les forces Fx et Fy dans un plan tangentiel et la force normale Fz s'exerçant au contact avec la surface, et en ce que les moyens de mesure et d'analyse des signaux calculent la force résultante Ft somme des forces Fx et Fy et le rapport des intensités des forces 1Ft!/IFzl pour déterminer le coefficient de frottement de 10 la surface testée. 10) Testeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le palpeur (2) est démontable et permutable en fonction des applications. 11) Testeur selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est utilisé pour des mesures topographiques. 15