Brevet FR2964745A1 — publié le 20120316

« Dispositif de mesure d'au moins un paramètre relatif à la rotation d'une toupie d'un camion » La présente invention se rapporte à un dispositif de mesure d'au moins un paramètre relatif à la rotation d'une toupie d'un camion, cette toupie pouvant servir au transport et au déversement du béton. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif de mesure d'au moins un paramètre relatif à la rotation d'une toupie d'un camion ainsi qu'un système de mesure comprenant ce dispositif de mesure connecté par radiofréquence à au moins une unité de traitement, ce dispositif comportant un capteur de rotation de la toupie et un émetteur-récepteur radiofréquence pour la transmission des données relatives à au moins un paramètre de la rotation de la toupie, ceci à au moins une unité de traitement de ces données. La présente invention va être illustrée avec une application pour un camion toupie, autrement appelé camion malaxeur, qui est destiné au transport du béton avec au moins une prise de mesure du sens de rotation de la toupie. Il est à considérer néanmoins que l'invention s'applique à tout camion avec une partie tournante comprenant un élément à transporter et à déverser, cette dernière opération se faisant par rotation de la partie tournante. Pour un tel camion toupie, il est prévu une toupie comme réservoir contenant le béton. Cette toupie tournante est disposée dans la longueur du camion et présente un axe de rotation proche de l'horizontal, avantageusement incliné vers l'avant du camion, la toupie présentant une bouche de sortie à sa partie située à l'arrière du camion. La rotation de la toupie a deux fonctions : - pendant le transport du béton vers son lieu de déversement, tandis que le camion roule, la toupie tourne dans un premier sens autour de son axe de rotation afin d'effectuer un brassage du béton et d'empêcher sa prise intempestive dans la toupie, une cloison hélicoïdale étant prévue pour pousser le béton vers le fond de la toupie opposé à sa bouche de sortie afin de brasser le béton et pour l'empêcher d'être déversé hors de la toupie par sa bouche de sortie, - lors du déversement du béton, la toupie tourne dans le sens inverse autour de son axe de rotation que celui lors de son transport, la cloison hélicoïdale poussant alors vers la bouche de sortie de la toupie le béton lors de cette rotation en sens inverse. Ainsi le déversement du béton peut se faire sans modifier l'inclinaison de la toupie. Pour cela, une vis sans fin est prévue afin de pousser le béton hors de la toupie. Le béton remonte alors vers l'arrière de la toupie présentant la bouche de sortie et redescend dans une canalisation amovible en forme de goulotte permettant de le faire couler directement à l'endroit souhaité. En alternative, un camion toupie peut être équipé d'un tapis convoyeur à béton ou d'une pompe à béton permettant d'acheminer le béton directement sur le lieu de coulage. De manière usuelle, le sens vidange correspond au sens trigonométrique de rotation de la toupie pour un observateur regardant le camion et se tenant à l'arrière de celui-ci, tandis que le brassage du béton s'effectue dans l'autre sens. On comprend ainsi qu'il est important de contrôler le sens de rotation de la toupie. En effet, en période de roulage du camion, si la toupie tourne dans le sens du déversement donc dans le sens contraire provoquant le malaxage du béton, le camion déverse alors du béton sur la route, ce qui est à éviter. II est ainsi prévu un capteur de rotation de la toupie permettant de savoir si la toupie tourne dans le sens voulu lors d'une opération spécifique du camion. Ce capteur de rotation est avantageusement raccordé à un système d'avertissement du conducteur du camion quand ce sens n'est pas celui approprié. Un tel capteur de rotation peut être sous la forme d'un palpeur mécanique ou magnétique. Les pannes d'un tel capteur de rotation sont fréquentes, notamment du fait d'un encrassage du capteur par recouvrement par du béton. Quand ce capteur est raccordé au système d'avertissement par des fils, il est fréquent que ces fils se détériorent, notamment par sectionnement desdits fils. De plus, il existe un besoin urgent d'augmenter les capacités de mesure d'un tel dispositif de mesure de la rotation d'une toupie d'un camion et de ne pas le cantonner à la mesure du sens de rotation de la toupie. Par exemple, il existe un besoin de connaître le nombre de tours effectués lors d'un déversement de béton afin d'estimer la quantité de béton déversée à cette occasion. D'autres paramètres, notamment des paramètres de conduite du camion, seraient aussi intéressants à identifier en utilisant un même dispositif de mesure avec un capteur de rotation. Le problème à la base de la présente invention est de concevoir un dispositif de mesure de la rotation d'une partie tournante utilitaire placée sur un véhicule automobile qui soit compact, fiable et résistant et qui puisse permettre de réaliser plusieurs autres types de mesure avec une possibilité de mémorisation des mesures dans le dispositif et un envoi de ces mesures à une unité de traitement pour exploitation ultérieure. Pour résoudre ce problème, l'invention propose un dispositif de mesure d'au moins un paramètre, ce paramètre étant relatif à la rotation d'une toupie d'un camion, le dispositif comprenant un capteur mesurant au moins la rotation de ladite toupie, caractérisé en ce que le dispositif est sans fil, le capteur comprend un accéléromètre, le dispositif de mesure comprenant un microprocesseur et des moyens de mémorisation pour l'enregistrement des mesures effectuées par le capteur ainsi qu'un émetteur-récepteur radiofréquence. Selon d'autres caractéristiques préférentielles de la présente invention : - le paramètre de rotation mesuré est le sens de rotation de la toupie. - le dispositif comprend au moins une antenne pour l'émission et la réception radiofréquence. - l'antenne est une antenne céramique. - le dispositif comprend une alimentation électrique par pile ou batterie intégrée. - le dispositif entre en fonctionnement de relevée de mesure après réception d'un signal d'activation, par exemple un signal radiofréquence ou un signal mécanique, notamment un signal de vibration. L'invention concerne aussi une toupie d'un camion, caractérisée en ce qu'elle porte un tel dispositif, lequel dispositif est collé sur la toupie dans une position où il est protégé d'un arrachement lors du frottement de la toupie contre des éléments extérieurs. L'invention concerne aussi un système de mesure d'au moins un paramètre, ce paramètre étant relatif à la rotation d'une toupie d'un camion, ce système comprenant un tel dispositif de mesure, ce dispositif de mesure étant placé sur la toupie et le système de mesure comprenant au moins une unité de réception radiofréquence et de traitement de la mesure d'un paramètre envoyée en radiofréquence par le dispositif de mesure. Avantageusement, le système de mesure comprend au moins une première unité de réception radiofréquence, ledit dispositif de mesure permettant au moins de déterminer le sens de rotation de la toupie à un moment donné et la première unité de réception recevant par radiofréquence au moins une mesure sur le sens de rotation transmise en radiofréquence par ledit dispositif de mesure, cette première unité de réception comprenant des moyens de traitement de ladite mesure ainsi que des moyens d'alerte d'un opérateur d'une rotation dans un sens inapproprié de la toupie. Avantageusement, le système de mesure comprend une seconde unité de réception radiofréquence, cette seconde unité présentant un appareil de réception radiofréquence recevant des mesures transmises en radiofréquence par ledit dispositif de mesure, l'appareil de réception des mesures étant sous forme d'une borne fixe ou d'un appareil portable, cette seconde unité de réception comprenant des moyens de traitement desdites mesures, l'appareil de réception pouvant aussi être apte à émettre en radiofréquence. L'invention concerne enfin un camion portant une toupie tournante munie extérieurement d'un dispositif de mesure de rotation de la toupie et recevant intérieurement une matière à brasser ou à déverser, le brassage et le déversement se faisant respectivement selon un sens de rotation de la toupie, caractérisé en ce qu'il incorpore un tel système de mesure, la première unité de réception étant disposée dans la cabine du conducteur et avertissant le conducteur par un signal sonore ou visuel que la toupie tourne dans le sens de déversement de la toupie lors du roulage du camion . On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description faite ci-après d'un mode de mise en oeuvre donné à titre d'exemple non limitatif, en référence à la figure annexée illustrant une vue de face du dispositif selon l'invention : - la figure 1 montre une vue latérale en perspective d'un camion toupie avec le dispositif de mesure d'au moins un paramètre relatif à la rotation de la toupie selon la présente invention. Le dispositif de mesure 1 d'au moins un paramètre de la rotation d'une toupie selon l'invention est visible à la figure 1 à l'avant de la toupie 2 d'un camion 5 comprenant une cabine de conduite 6. Comme déjà mentionné précédemment, la toupie 2 est remplie de béton qui doit pouvoir être brassé pour ne pas se solidifier dans la toupie 2 et être déversé quand nécessaire. Ces deux actions sont effectuées lors d'une rotation respective de la toupie 2 autour de son axe X, les deux rotations respectives ce faisant en sens inverse l'une de l'autre. De manière connue, l'axe X de rotation de la toupie 2 est incliné vers l'avant du camion par rapport à l'horizontal. La toupie 2 présente une bouche de sortie 4 à l'extrémité arrière du camion 3 ainsi qu'une goulotte 5 pour le déversement du béton. Le paramètre de rotation mesuré est donc le sens de rotation. Cependant, il est possible de mesurer par le même dispositif comme autre paramètre de rotation la vitesse de rotation ou le nombre de tours effectués par la toupie lors d'un déversement de béton. D'autres paramètres comme les vibrations affectant la toupie 2 ainsi que des paramètres relatifs à la conduite du camion comme son accélération ou sa décélération, son inclinaison notamment dans les virages ou lors d'un stationnement peuvent aussi être pris en compte, comme il sera vu ultérieurement. Selon la présente invention, le dispositif de mesure 1 d'au moins un paramètre relatif à la rotation d'une toupie d'un camion comprend un capteur muni d'un accéléromètre ainsi qu'un émetteur-récepteur pouvant correspondre avec au moins une unité de traitement située à distance, ceci par ondes radiofréquence. Le dispositif de mesure 1 comprend des moyens de mémorisation des mesures effectuées et avantageusement une carte électronique avec un microprocesseur, ce microprocesseur étant associé à des moyens de mémorisation des différentes mesures effectuées et des différentes données mémorisées. La position du dispositif de mesure 1 peut être choisie en divers emplacements de la toupie 2. Avantageusement, le dispositif de mesure 1 peut être disposé sur la partie avant de la toupie 2, comme montré à la figure 1. Cette partie est en effet en retrait latéralement par rapport aux autres parties de la toupie 2 et ainsi le dispositif de mesure 1 court moins le risque d'être arraché par des branches tout en se trouvant à l'abri des projections de béton, la bouche de sortie 4 du béton de la toupie 2 se trouvant totalement à l'opposé de l'endroit de la toupie 2 où est le dispositif 1. En ce qui concerne l'accéléromètre, il n'est pas privilégié d'orientation spécifique pour ses trois axes, ce qui rend aisé le positionnement du dispositif 1 5 sur la toupie 2. Le mode de fixation du dispositif de mesure 1 sur la paroi extérieure de la toupie 2 peut prendre plusieurs formes. Il est cependant préféré d'utiliser une fixation par adhésif sur cette paroi mais cela n'est pas limitatif. Les mesures prises par le capteur sont des mesures d'accélération avec 10 un intervalle de temps donné entre les mesures. Ces mesures, dites alors globales, peuvent se composer de sous-mesures afin qu'une mesure finale corresponde à la moyenne des sous-mesures qu'elle représente, ceci pour éliminer le plus possible les termes résiduels dus au bruit. Selon un algorithme de décision implémenté dans le microprocesseur du 15 dispositif de mesure 1, il est pris en compte les vecteurs d'accélération de deux mesures finales afin de déterminer l'angle relatif et l'axe de rotation qui a permis de passer de la première mesure à la seconde. Le dispositif de mesure 1 de la rotation d'une toupie 2 d'un camion 3 comporte un capteur de rotation de la toupie 2 couplé à un émetteur-récepteur 20 radiofréquence pour la transmission des données relatives à la rotation de la toupie 2 à au moins une unité de traitement de l'information délivrée par ce capteur et se trouvant à distance du dispositif 1. Un tel émetteur-récepteur radiofréquence est aussi fréquemment appelé transceiver. Cet émetteur est donc également récepteur car il peut ainsi recevoir un 25 signal d'activation du capteur pour une prise de mesure, par exemple en provenance d'une unité de traitement. Ce signal d'activation peut aussi être un signal mécanique, notamment un signal de vibration de la toupie 2 ou du camion 3. Il peut être prévu plusieurs unités de traitement différentes effectuant des 30 fonctions différentes pour un système de mesure composé du dispositif de mesure sur la toupie et d'au moins une unité de traitement. Dans une forme de réalisation du système de mesure selon l'invention, il est prévu une première unité de traitement pouvant être logée dans la cabine 6 de conduite du camion 3. Ceci est particulièrement approprié quand le but de la détection est d'empêcher le camion de rouler avec la toupie 2 tournant dans le sens d'un déversement du béton et non dans le sens d'un malaxage de celui-ci. Dans ce cas, un signal sonore ou lumineux en provenance de l'unité de traitement avertit le conducteur du mauvais sens de rotation de la toupie 2. II est aussi possible de protéger le dispositif contre un démontage intempestif, l'accéléromètre pouvant détecter un tel démontage. Cette première unité de traitement n'a pas forcément besoin de recevoir d'autres paramètres relatifs à la rotation de la toupie que son sens de rotation. Ainsi, cette première unité de traitement peut être limitée à la surveillance du sens de rotation. Dans une seconde forme de réalisation du système de mesure selon l'invention qui peut être combinée avantageusement avec la première forme de réalisation, il est prévu une seconde unité de traitement pouvant être logée dans n'importe quel endroit dans lequel il est possible d'exploiter les mesures relevées, donc à distance du camion par exemple dans un bureau. Dans ce cas, il est avantageux de relever les mesures contenues dans la mémoire du dispositif de mesure de rotation de la toupie par un émetteur-récepteur placé dans une borne près de laquelle stationne le camion toupie. En alternative, les mesures contenues dans les moyens de mémorisation du dispositif de mesure placé sur la toupie peuvent être relevées par un émetteur-récepteur portable par radiofréquence en plaçant cet émetteur-récepteur à courte distance du dispositif de mesure 1. Ainsi, cet émetteur-récepteur portable permet de relever les mesures du dispositif à proximité de celui-ci évitant ainsi une dépense énergétique trop forte pour la transmission de ces mesures, ces dernières pouvant être plus nombreuses que dans la première forme de réalisation. Cet émetteur-récepteur portable peut ensuite être connecté à une unité de traitement fixe permettant l'exploitation de toutes les mesures contenues dans les moyens de mémorisation du dispositif de mesure. Avec cette seconde unité de traitement, les paramètres relevés et transmis peuvent être plus nombreux que pour la première unité de traitement et concerner d'autres paramètres que le sens de rotation de la toupie. Ces paramètres peuvent être, par exemple, le nombre de tours effectués par la toupie ou des paramètres plus généraux concernant la conduite du camion et qui peuvent être mesurés du fait de la présence de l'accéléromètre dans le dispositif de mesure 1, comme par exemple l'accélération du camion 3 ou son inclinaison pendant la conduite ou son stationnement. Ces paramètres de conduite du camion peuvent être utiles pour une exploitation ultérieure des conditions de fonctionnement de la toupie 2 et/ou du camion 3. Ainsi, dans cette seconde forme de réalisation, il est possible de connaître le nombre de tours dans le sens de déversement qu'a effectués la toupie 2 et à quelle heure cela s'est produit. On peut en déduire la quantité de béton déversé. Avantageusement, il est possible de coupler cette détection avec la mesure de position d'un GPS afin de connaître l'endroit où s'est effectué ce déversement. Avantageusement, l'émetteur-récepteur radiofréquence du dispositif de mesure 1 de rotation comprend une antenne accordée sur une fréquence déterminée pour la communication en réception ou en transmission à au moins une unité de traitement, cette ou ces unités de traitement étant équipées directement ou indirectement d'une antenne similaire. De manière non limitative, l'antenne du dispositif de mesure 1 peut être une antenne céramique, avantageusement une antenne céramique pouvant être montée en surface. L'antenne peut être associée à un filtrage passe-bande intégré. Le signal provenant du capteur et relatif à la mesure de la rotation de la toupie 2 peut aussi être traité préalablement à son envoi en radiofréquence par l'antenne du dispositif de mesure 1, ceci par le microprocesseur pouvant être présent dans le dispositif. Cette antenne peut être avantageusement moulée dans un corps servant de boîtier au dispositif de mesure 1 d'au moins le sens de rotation de la toupie 2. Le dispositif 1 permettant au moins la mesure du sens de rotation d'une toupie 2 peut agir de manière active ou passive. Ainsi, il peut envoyer un relevé des mesures effectuées sans sollicitation préalable d'une unité de traitement et/ou, en alternative, il peut procéder à cette transmission après sollicitation directe ou indirecte par une unité de traitement. A titre d'exemple non limitatif, la transmission des mesures du sens de rotation de la toupie 2 à la première unité de traitement placée dans la cabine 6 du conducteur du camion 3 peut se faire activement sans sollicitation préalable du dispositif de mesure 1 de rotation tandis que la transmission des diverses mesures effectuées lors de la marche du camion 3 à une seconde unité de traitement distante du camion 3, par l'intermédiaire d'une borne émettrice- réceptrice ou un émetteur-récepteur portable, peut se faire après sollicitation par celui-ci dudit dispositif 1, les mesures étant plus nombreuses et n'étant pas forcément récupérables quand la borne ou l'émetteur-récepteur portable n'est pas à proximité du dispositif. Un des points à considérer pour le fonctionnement du dispositif de mesure 1 de rotation de la toupie est son alimentation électrique pour l'opération de son capteur et de son émetteur-récepteur, ce dispositif n'étant pas raccordé par fil à une quelconque source d'énergie placée à distance. Pour ce faire, plusieurs solutions sont envisageables. Le dispositif de mesure 1 de rotation peut être équipé d'au moins une pile qui est amovible. Il est procédé au changement de la pile à intervalle régulier. Le dispositif de mesure 1 peut être alimenté par des mouvements effectués par la toupie. Ces mouvements peuvent être des vibrations transmises au dispositif de mesure 1 lors du fonctionnement du camion ou de la rotation de la toupie. Le dispositif de mesure 1 de rotation peut être équipé d'au moins une batterie qui est amovible. Ceci accroît les dimensions du dispositif 1 mais présente l'avantage de lui permettre de fonctionner en mode passif et/ou actif et de lui conférer une certaine autonomie énergétique. Le dispositif de mesure 1 de rotation peut aussi recevoir l'énergie nécessaire à son fonctionnement par radiofréquence, notamment de la batterie du camion 3 par l'intermédiaire de l'unité de traitement disposée à l'intérieur de la cabine 6. Dans un tel cas, le dispositif de mesure 1 de rotation est muni des éléments permettant la récupération de cette énergie envoyée par radiofréquence, par exemple oscillateur de puissance, amplificateur, redresseur, condensateurs etc... Divers modes de fonctionnement du dispositif de mesure 1 de rotation pour économiser de l'énergie sont aussi possibles. Par exemple le roulage du camion 3 peut initier la prise de mesures pour déterminer la rotation de la toupie 2. Si le sens de rotation de la toupie 2 correspond au sens de brassage du béton, aucune mesure suivante de rotation ne sera prise par le camion 3 tant que celui-ci est en marche. Par exemple, sans que cela soit limitatif ou obligatoire, quand le camion 3 est à l'arrêt et que le sens de rotation de la toupie 2 correspond au sens de 2964745 io déversement du béton, le nombre de mesures prises sera augmenté afin de pouvoir compter le nombre de tours effectués par la toupie. Inversement, quand le camion 3 est à l'arrêt et que le sens de rotation de la toupie 2 correspond au sens de brassage du béton, aucune mesure n'est effectuée si aucun signe de 5 changement du sens de rotation de la toupie 2 n'est détecté par un moyen quelconque. Ceci peut par exemple avoir lieu lors d'une activation par le conducteur d'un changement de sens de rotation de la toupie qui sera alors transmise au dispositif de mesure de rotation 1 de la toupie 2 par radiofréquence. Toutes ces prises de décision peuvent être envisagées et implémentées 10 dans l'algorithme de prise de mesures du microprocesseur du dispositif de mesure 1. 20 REVENDICATIONS1- Dispositif de mesure (1) d'au moins un paramètre, ce paramètre étant relatif à la rotation d'une toupie (2) d'un camion (3), le dispositif (1) comprenant un capteur mesurant au moins la rotation de ladite toupie (2), caractérisé en ce que le dispositif (1) est sans fil, le capteur comprend un accéléromètre, le dispositif de mesure (1) comprenant un microprocesseur et des moyens de mémorisation pour l'enregistrement des mesures effectuées par le capteur ainsi qu'un émetteur-récepteur radiofréquence. 2- Dispositif (1) selon la revendication 1, pour lequel le paramètre de rotation mesuré est le sens de rotation de la toupie (2). 3- Dispositif (1) selon la revendication précédente, lequel comprend au moins une antenne pour l'émission et la réception radiofréquence. 4- Dispositif (1) selon la revendication précédente, lequel comprend une antenne céramique. 5- Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, lequel comprend une alimentation électrique par pile ou batterie intégrée. 6- Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, 25 lequel entre en fonctionnement de relevée de mesure après réception d'un signal d'activation, par exemple un signal radiofréquence ou un signal mécanique, notamment un signal de vibration. 7- Toupie (2) d'un camion (3), caractérisée en ce qu'elle porte un dispositif 30 (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, lequel dispositif (1) est collé sur la toupie (2) dans une position où il est protégé d'un arrachement lors du frottement de la toupie (2) contre des éléments extérieurs. 8- Système de mesure d'au moins un paramètre, ce paramètre étant relatif à la rotation d'une toupie (2) d'un camion (3), ce système comprenant un dispositif de mesure (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, ce dispositif de mesure (1) étant placé sur la toupie (2) et le système de mesure comprenant au moins une unité de réception radiofréquence et de traitement de la mesure d'un paramètre envoyée en radiofréquence par le dispositif de mesure (1). 9- Système de mesure d'au moins un paramètre selon la revendication précédente, lequel comprend au moins une première unité de réception radiofréquence, ledit dispositif de mesure (1) permettant au moins de déterminer le sens de rotation de la toupie (2) à un moment donné et la première unité de réception recevant par radiofréquence au moins une mesure sur le sens de rotation transmise en radiofréquence par ledit dispositif de mesure (1), cette première unité de réception comprenant des moyens de traitement de ladite mesure ainsi que des moyens d'alerte d'un opérateur d'une rotation dans un sens inapproprié de la toupie (2). 10- Système de mesure selon la revendication précédente, lequel comprend une seconde unité de réception radiofréquence, cette seconde unité présentant un appareil de réception radiofréquence recevant des mesures transmises en radiofréquence par ledit dispositif de mesure (1), l'appareil de réception des mesures étant sous forme d'une borne fixe ou d'un appareil portable, cette seconde unité de réception comprenant des moyens de traitement desdites mesures, l'appareil de réception pouvant aussi être apte à émettre en radiofréquence. 11- Camion (3) portant une toupie (2) tournante munie extérieurement d'un dispositif de mesure (1) de rotation de la toupie (2) et recevant intérieurement une matière à brasser ou à déverser, le brassage et le déversement se faisant respectivement selon un sens de rotation de la toupie (2), caractérisé en ce qu'il incorpore un système de mesure selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, la première unité de réception étant disposée dans la cabine (6) du conducteur et avertissant le conducteur par un signal sonore ou visuel que la toupie (2)tourne dans le sens de déversement de la toupie (2) lors du roulage du camion (3).