Brevet FR2923013A1 — publié le 20090501

Banc d'essai de mesures haptiques pour un bloc de commande d'un appareil électrique. L'invention concerne un banc d'essai de mesures haptiques pour un bloc de commande d'un appareil électrique. L'invention vise en particulier, mais non limitativement les blocs de commande des appareils électriques équipant les véhicules automobiles. Certains de ces blocs de commande, en particulier celui situé sur la colonne de direction près du volant d'un véhicule comportent généralement plusieurs organes mobiles entre deux butées par basculement, rotation et/ou translation. Un organe mobile peut par exemple avoir la forme d'une manette pouvant basculer entre deux positions pour commander les clignoteurs, tourner autour de son axe pour allumer les feux et translater suivant son axe pour commander le lave-glace. Dans certains cas, la manette peut comporter une ou plusieurs bagues pouvant tourner autour de l'axe de la manette pour commander d'autres fonctions. Il existe un besoin de pouvoir faire des mesures haptiques sur les organes mobiles ou manettes des blocs de commande précités. Par � mesures haptiques � on entend des mesures pour évaluer ce que peuvent ressentir au toucher les utilisateurs. Pour faire de telles mesures, on utilise actuellement des bancs d'essai comportant un moteur électrique capable de transmettre un mouvement de débattement, de rotation ou de translation à l'organe mobile. Le moteur est associé à un capteur de couple qui permet de mesurer l'effort engendré lors du mouvement de l'organe mobile. Cependant, ces bancs d'essai sont peu commodes à utiliser et nécessitent des manipulations et des mises au point à effectuer avant chaque changement d'organe mobile à tester. Le but de la présente invention est de remédier à cet inconvénient. Ce but est atteint selon l'invention, grâce à un banc d'essai de mesures haptiques pour un bloc de commande d'un appareil électrique, ce bloc de commande comporte au moins un organe de commande mobile par basculement, rotation et/ou translation, caractérisé en ce qu'il comprend un premier support déplaçable suivant les coordonnées cartésiennes X, Y, Z auquel est associé un moteur électrique dont la rotation est repérable par un angle 0, un second support distant du premier support supportant le bloc de commande à tester, un moteur électrique associé à ce support dont la rotation est repérable par un angle 4), un organe de mesure fixé de façon amovible au premier support comprenant des moyens de préhension reliés à un organe de commande mobile du bloc de commande capable de déplacer cet organe de commande mobile entre deux positions de basculement, de rotation et de translation, cet organe de mesure comprenant un moteur électrique et un capteur de couple pour mesurer l'effort engendré lors du déplacement dudit organe de commande mobile. La position spatiale de l'organe de mesure et de l'organe de commande à tester est ainsi parfaitement définie grâce aux coordonnées X, Y, Z et aux angles 0 et c. Les mesures de déplacement et de force effectuées sur l'organe mobile de commande sont de ce fait précises et reproductibles. De plus, étant donné que l'organe de mesure est fixé de façon amovible au support correspondant, il peut être facilement remplacé par un organe de mesure différent, dont la position spatiale sera également repérée de façon précise, capable d'effectuer des mesures de déplacement et de force sur un autre organe de commande mobile du bloc de commande, sans avoir à démonter ce dernier. Selon une version préférée de l'invention, le banc d'essai comprend plusieurs organes de mesure chacun d'eux étant adapté pour effectuer des mesures sur l'un des organes de commande mobiles dudit bloc, chaque organe de mesure comportant des moyens de fixation amovibles par rapport au premier support et les moyens de préhension de chaque organe de mesure comportant des moyens de fixation amovibles par rapport à l'organe de commande mobile à tester du bloc de commande. Chacun de ces organes de mesure peut ainsi être facilement démonté pour le remplacer par un autre organe de mesure. De préférence, le banc d'essai comprend : - des moyens pour déterminer la position des premier et second supports par rapport aux coordonnées X, Y, Z et aux angles 0 et (D, - des moyens pour mesurer les déplacements de l'organe de commande mobile entre deux positions de basculement, de rotation ou de translation, - des moyens pour mesurer l'effort engendré lors des déplacements précités. Dans une version particulièrement avantageuse de l'invention, le banc d'essai comprend un portique déplaçable selon les axes X, Y, Z grâce à des moteurs dont les angles de rotation permettent de définir les angles 0 et GD, une unité d'acquisition et de traitement reliée aux moteurs précités, à un ordinateur et à une commande manuelle du type � joy-stick � actionnée par un opérateur. Dans cette version, l'unité d'acquisition et de traitement est adaptée pour : - contrôler la position de l'organe de mesure, -contrôler les paramètres de mesure (course, vitesse, force), - détecter le contact de l'organe de commande mobile. L'ordinateur précité comprend de préférence des moyens d'affichage pour afficher sous forme de courbe l'évolution de l'effort engendré lors du déplacement de l'organe de commande mobile du bloc de commande. Dans le cas où l'organe de mesure comporte des moyens de préhension pour déplacer un organe de commande mobile entre deux positions de basculement, cet organe de mesure comporte un moteur électrique qui comporte un capteur de couple, l'arbre de sortie de ce moteur étant relié à un bras pour pouvoir le faire pivoter, l'extrémité du bras étant conformée pour venir en prise avec l'organe de commande mobile et faire basculer celui-ci entre deux butées. Dans le cas où l'organe de mesure comporte des moyens de préhension pour déplacer un organe de commande mobile entre deux positions de rotation, cet organe de mesure comporte un moteur électrique qui comporte un capteur de couple, l'arbre de sortie de ce moteur étant accouplé à des moyens de transmission pour transmettre un mouvement de rotation à une partie annulaire pouvant venir en prise avec un organe de commande mobile pour l'entraîner en rotation entre deux butées. Selon une autre particularité de l'invention le moteur électrique coopère avec des interrupteurs de limitation de couple pour interrompre l'alimentation électrique du moteur lorsque l'organe de commande mobile est en butée. Dans une application préférée de l'invention, le bloc de commande précité est un bloc de commande d'appareils (électriques, mécaniques,...), par exemple un bloc de commande équipant un véhicule automobile, ou toute interface tactile. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore tout au long de la description ci-après. L'invention est maintenant décrite en référence aux dessins annexés, non limitatifs, dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une partie du banc d'essai selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un organe de mesure adapté pour tester le basculement d'un organe de commande mobile, - la figure 3 est une vue schématique en perspective d'un organe de mesure adapté pour tester la rotation d'un organe de commande mobile, - la figure 4 représente schématiquement l'ordinateur, l'unité d'acquisition et de traitement et ses liaisons électriques avec les différents moteurs du banc d'essai, - la figure 5 montre un exemple de courbe de la force mesurée en fonction du déplacement sur un organe mobile de commande. La figure 1 montre le bloc de commande 1 destiné à équiper un véhicule automobile. Ce bloc de commande 1 est fixé sur un support 2 qui est lui-même fixé sur une surface horizontale 3. Le bloc de commande 1 comporte deux organes de commande 4, 5 mobile en forme de manette. Chacun de ces organes de commande 4, 5 est mobile en basculement dans un plan vertical et/ou horizontal ou en translation suivant l'axe de la manette. De plus, chaque organe de commande 4, 5 peut être mobile en rotation autour de son axe et/ ou peut comporter une ou plusieurs bagues rotatives. Chaque mouvement (de basculement, rotation, translation) a lieu entre deux butées de contact et commande un appareil électrique, tel que clignotants, éclairage, essuie-glaces, etc... Le but du banc d'essai selon l'invention est d'effectuer des mesures haptiques permettant d'évaluer le ressenti tactile d'un opérateur actionnant les organes de commande 4, 5 ci-dessus. A proximité du bloc de commande 1 est placé un portique constitué de deux rails perpendiculaires 6, 7 déplaçables suivant trois axes X, Y, Z grâce à des moteurs électriques (non représentés) commandés par une unité de pilotage qui sera décrite plus loin. Le rail vertical 7 porte un support 8 qui renferme lui-même un moteur électrique pouvant tourner autour d'un axe horizontal X-X'. L'angle de rotation 0 de ce moteur peut être repéré par l'unité de pilotage précitée. Par ailleurs, le support fixe 2 du bloc de commande 1 renferme un moteur électrique monté en rotation autour d'un axe vertical Y-Y'. L'angle de rotation cl) de ce moteur peut être repéré par l'unité de pilotage. Ainsi, la position spatiale des supports 8 et 2 peut être déterminée avec précision grâce aux coordonnées X, Y, Z et aux angles 0etal). Entre les supports 8 et 2, on peut fixer de façon amovible, un organe de mesure, tel que les organes de mesure 10 et 11 respectivement représentés sur les figures 2 et 3. Chacun de ces organes de mesure 10, 11 comporte une partie 12, 13 pouvant se fixer avec précision sur le support 8 et des moyens de préhension 14, 15 reliés à un organe de commande mobile 4 du bloc de commande 1. Chaque organe de mesure 10, 11 est capable de déplacer l'organe de commande mobile 4 entre deux positions de basculement ou de rotation, grâce à un moteur électrique. A ce moteur électrique est associé un capteur de couple pour mesurer l'effort engendré lors du déplacement de l'organe de commande mobile. Dans le cas de la figure 2, l'organe de mesure 10 est adapté pour commander le basculement dans un plan vertical de l'organe de commande 4. A cet effet, l'organe de mesure 10 comporte un bras 16 dont l'extrémité porte un anneau 14 qui est engagé sur l'organe de commande 4, de sorte que la rotation angulaire du moteur commande le basculement de cet organe de commande 4 entre les deux butées de contact. Dans le cas de la figure 3, l'organe de mesure 11 est adapté pour commander la rotation d'une bague 4a portée par l'organe 4 suivant l'axe de celui-ci. A cet effet, l'organe de mesure 11 comporte un moteur électrique 17 qui est relié au support 13 par une partie coudée 13a de sorte que l'axe de rotation Z du moteur 17 est perpendiculaire à l'axe X-X'. Le moteur électrique 17 est associé à un capteur de couple 18. L'arbre de sortie du moteur 17 est accouplé par un bras 19 à un anneau 15 adapté pour venir en prise avec la bague rotative 4a de l'organe de commande 4, grâce à trois vis de serrage 20 portées par l'anneau 15. Quelque soit l'organe de mesure 10 ou 11 fixé entre les deux supports 2 et 8, la position de ceux-ci est parfaitement définie grâce aux coordonnées X, Y, Z et aux angles 0 et cl). Par exemple, lorsqu'on remplace l'organe de mesure 10 par l'organe de mesure 11, il suffit de faire pivoter le bloc de commande 1 autour de l'axe Y-Y' pour mettre l'organe de commande dans l'axe de l'anneau 15 de l'organe de mesure 11 et de déplacer celui-ci au moyen du portique pour que l'anneau 15 s'engage sur la bague 4a de l'organe de commande 4. Tous les déplacements X, Y, Z, 0, clo sont pilotés et contrôlés par l'unité d'acquisition et de traitement 21 représentée sur la figure 4. Cette unité 21 est reliée électriquement à tous les moteurs électriques ml, m2, m3 etc... qui commandent des mouvements de translation ou de rotation, ainsi qu'aux capteurs de force. Ainsi l'unité 21 est adaptée pour : - contrôler la position de l'organe de mesure 11, - contrôler les paramètres de mesure (course, vitesse, force), - détecter le contact de l'organe de commande mobile 4. Les différents déplacements peuvent être commandés par un opérateur grâce à une commande 22 du type � joy-stick �. Un ordinateur 23 relié à l'unité 21 permet d'afficher sous forme de courbe l'évolution de l'effort engendré lors du déplacement de l'organe de commande mobile 4 ou 4a du bloc de commande. Un exemple de courbe montrant l'évolution de l'effort en mN en fonction du déplacement en microns est reproduite sur la figure 5. L'examen de cette courbe permet d'évaluer le ressenti tactile d'un utilisateur actionnant l'organe de commande testé, ce qui permet d'apporter d'éventuelles améliorations à celui-ci. L'organe de mesure peut également être adapté pour déplacer un organe de commande entre deux positions de translation par exemple suivant son axe. Dans ce cas, il suffit que l'arbre de sortie du moteur soit accouplé à des moyens de transmission aptes à transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation pour transmettre ce mouvement de translation à l'extrémité de l'organe de commande mobile pour que celui-ci se déplace axialement entre ses deux butées. Dans ce cas, le capteur de couple associé au moteur mesure l'effort engendré lors de la translation. Par ailleurs, dans tous les exemples décrits le moteur qui commande le déplacement de l'organe de commande mobile peut coopérer avec des interrupteurs de limitation de couple pour interrompre l'alimentation électrique du moteur lorsque l'organe de commande mobile est en butée. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples que l'on vient de décrire et peut s'appliquer aux organes de commande d'appareils électriques autres que ceux équipant les véhicules automobiles. REVENDICATIONS 1. Banc d'essai de mesures haptiques pour un bloc de commande (1) d'un appareil électrique, ce bloc de commande (1) comporte au moins un organe de commande mobile (4) par basculement, rotation et/ ou translation, caractérisé en ce qu'il comprend un premier support (8) déplaçable suivant les coordonnées cartésiennes (X, Y, Z) auquel est associé un moteur électrique dont la rotation est repérable par un angle (0), un second support (2) distant du premier support (8) supportant le bloc de commande (1) à tester, un moteur électrique associé à ce support (2) dont la rotation est repérable par un angle (cl)), un organe de mesure (10, 11) fixé de façon amovible au premier support (8) comprenant des moyens de préhension (14, 15) reliés à un organe de commande mobile (4) du bloc de commande (1) capable de déplacer cet organe de commande mobile (4) entre deux positions de basculement, de rotation et de translation, cet organe de mesure (14, 15) comprenant un moteur électrique (17) et un capteur de couple (18) pour mesurer l'effort engendré lors du déplacement dudit organe de commande mobile (4). 2. Banc d'essai selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs organes de mesure (10, 11) chacun d'eux étant adapté pour effectuer des mesures sur l'un des organes de commande mobiles (4) dudit bloc, chaque organe de mesure (10, 11) comportant des moyens de fixation amovibles (12, 13) par rapport au premier support (8) et des moyens de préhension (14, 15) de chaque organe de mesure (10, 11) comportant des moyens de fixation amovibles par rapport à l'organe de commande mobile (4) à tester du bloc de commande (1) . 3. Banc d'essai selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend : - des moyens pour déterminer la position des premier et second supports (8, 2) par rapport aux coordonnées (X, Y, Z) et aux angles (0, d)), - des moyens pour mesurer les déplacements de l'organe de commande mobile (4) entre deux positions de basculement, de rotation ou de translation, - des moyens pour mesurer l'effort engendré lors des déplacements précités. 4. Banc d'essai selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un portique (6, 7) déplaçable selon les axes (X, Y, Z) grâce à des moteurs dont les angles de rotation permettent de définir les angles e et d), une unité d'acquisition et de traitement (21) reliée aux moteurs (ml, m2... m3) précités, à un ordinateur (23) et à une commande manuelle (22) du type � joy-stick � actionnée par un opérateur. 5. Banc d'essai selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'unité d'acquisition et de traitement (21) est adaptée pour : - contrôler la position de l'organe de mesure (11), - contrôler les paramètres de mesure (course, vitesse, force), - détecter le contact de l'organe de commande mobile (4). 8. Banc d'essai selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'ordinateur (23) comprend des moyens d'affichage pour afficher sous forme de courbe l'évolution de l'effort engendré lors du déplacement de l'organe de commande mobile (4) du bloc de commande (1). 9. Banc d'essai selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de mesure (10) comportant des moyens de préhension (14) pour déplacer un organe de commande mobile (4) entre deux positions de basculement, cet organe de mesure (10) comportant un moteur électrique qui comporte un capteur de couple, l'arbre de sortie de ce moteur étant relié à un bras (16) pour pouvoir le faire pivoter, l'extrémité du bras étant conformée pour venir en prise avec l'organe de commande mobile (4) et faire basculer celui-ci entre deux butées. 8. Banc d'essai selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de mesure (11) comportant des moyens de préhension (15) pour déplacer un organe de commande mobile (4a) entre deux positions angulaires de rotation, cet organe de mesure (11) comportant un moteur électrique (17) qui comporte un capteur de couple (18), l'arbre de sortie de ce moteur étant accouplé à des moyens de transmission (19) pour transmettre un mouvement de rotation à une partie annulaire (15) pouvant venir en prise avec un organe de commande (4a) mobile en rotation entre deux butées. 9. Banc d'essai selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend un organe de mesure pour déplacer un organe de commande mobile entre deux positions de translation, cet organe de mesure comportant un moteur électrique qui comporte un capteur de couple, l'arbre de sortie de ce moteur étant accouplé à des moyens de transmission aptes à transformer un mouvement de rotation en un mouvement de translation pour transmettre ce mouvement de translation à l'extrémité de l'organe de commande mobile pour que celui- ci se déplace axialement entre deux butées. 10. Banc d'essai selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que le moteur électrique (17) coopère avec des interrupteurs de limitation de couple pour interrompre l'alimentation électrique du moteur lorsque l'organe de commande mobile est en butée. 11. Banc d'essai selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le bloc de commande est un bloc de commande d'appareils ou toute interface tactile.