INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Le procédé 1 comprend alors avantageusement une étape d’ajustement 123 d’une fonction temporelle sur les données de mesure de manière à obtenir une fonction temporelle ajustée . La fonction temporelle dépend des instants où chaque donnée de mesure a été mesurée. L’ajustement 123 est par exemple réalisé en minimisant le critère suivant :
Ladite fonction ajustée obtenue correspond ainsi à la tendance de production. En d’autres termes :
La fonction temporelle à ajuster est par exemple une fonction linéaire. Toutefois, il est avantageux que la fonction temporelle soit une fonction définie par morceau. En effet, la tendance de production n’a pas de raison de dépendre linéairement du temps (et notamment des instants ). Elle est, par exemple, une fonction polynômiale définie par morceaux, aussi appelée « spline » en anglais (ou « fonction polynômiale définie par morceaux » ou encore « cerce » en français). Une spline d’ordre est continue et est dérivable à l’ordre à chacun de ces nœuds. Une spline d’ordre fournie, par exemple, une bonne estimation de la tendance de production .
PROCEDE DE DETECTION DE LA FORCE D’INTERACTION POINTE-SURFACE SANS PERTE DE SENSIBILITE POUR AUGMENTER LA BANDE PASSANTE D’ACQUISITION DES MESURES EN MICROSCOPIE A FORCE ATOMIQUE EN MODE NON-CONTACT INTRODUCTION L’invention a trait au domaine des microscopes à force atomique, et plus particulièrement à un procédé permettant d'accroître la vitesse d’acquisition des images tout en conservant une sensibilité de détection de la force d'interaction pointe-surface égale ou supérieure à celles des techniques les plus avancées dans le domaine telles qu'elles sont décrites ci-après.
Au même titre que le microscope à effet tunnel, le microscope à force atomique (« Atomic Force Microscope », AFM) appartient à la famille des microscopes à sonde locale, c’est-à-dire des microscopes utilisant une sonde pour réaliser des mesures physico-chimiques à l’échelle nanométrique, voire atomique, sur la surface d’un échantillon.
Plus particulièrement, les microscopes à force atomique sont munis d’une sonde de force micrométrique, dotée d’une pointe de dimensions nanométriques sensible à la force d’interaction qu’elle développe localement avec la surface. Un moyen d’excitation apte à mettre la sonde de force en oscillation et à la déplacer sur la surface de l’échantillon ainsi qu’un moyen de détection des forces d’interaction pointe-surface permettent de former, entre autres, une image topographique de la surface. Un module électronique permet de réaliser la commande du moyen d’excitation et de balayage de la surface.
Les expressions « sonde de force » , « sonde » font identiquement référence dans toute la demande au dispositif mécanique supportant la pointe de l’AFM, ou à la pointe seule.
L’expression « force d’interaction », fait référence dans toute la demande à la résultante verticale des forces d’interaction pointe-surface telles que représentées en issues de potentiels interatomiques attractifs ou répulsifs, par exemple de type Lennard-Jones, de courte ou longue portée, lorsque la pointe d’un AFM est en regard d’une portion d’un échantillon.
L’expression « portion d’un échantillon » fait référence dans toute la demande à une surface de l’échantillon suffisamment petite pour être considérée comme un point de mesure unique de la force d’interaction pointe-surface (dénommé par la suite « pixel »). Les microscopes à force atomique permettent ainsi de déterminer la force d’interaction locale entre la pointe et l’échantillon, rendant possible la réalisation d’une image de la surface de l’échantillon à l’échelle atomique. L’image est constituée d’une succession de pixels acquis périodiquement lors du balayage de la surface et dont le contraste reflète les valeurs de la force d’interaction pointe-surface locale.
Dans la suite de la demande, on caractérise la sonde de force par sa fréquence de résonance propre f 0 (unités : Hz) et sa raideur propre k 0 (unités : N/m) telles que mesurées à une distance de l’échantillon pour laquelle les forces d’interaction qui se développent entre elles ne sont pas détectables par le dispositif de détection de l’AFM, typiquement plusieurs centaines de nanomètres. Dans un tel cas, la pointe est définie dans toute la suite la description, comme étant libre.
Typiquement, les microscopes à force atomique présentent trois modes de fonctionnement différents : le mode contact, le mode de modulation d’amplitude, ou « contact intermittent », et le mode de modulation de fréquence, ou « AFM non-contact ».
En mode dit « contact », la pointe est en permanence en contact avec la surface de l’échantillon. Une force répulsive se crée entre la surface et la pointe, provoquant la déflexion de la sonde de force. Pendant le balayage de la surface, une pluralité de telles déflexions sont détectées. Lesdites déflexions sont reliées aux variations topographiques de la surface de l’échantillon. Il est commun de réaliser le balayage de l’échantillon en ajustant en continu la distance entre la pointe et la surface, de façon à garder la force d’interaction constante. Cette distance pointe-surface, en fonction de la position horizontale de la sonde, reproduit ainsi la topographie de l’échantillon mesurée à interaction constante. L’asservissement à force constante est réalisé à l’aide d’une boucle de rétroaction, typiquement de type proportionnelle-intégrale, travaillant autour d’une consigne de force choisie par l’opérateur.
En mode dit de « modulation d’amplitude » (« Amplitude Modulation AFM », AM-AFM), ou de « contact intermittent » (« tapping »), la sonde est mise en oscillation par une excitation sinusoïdale à une fréquence prédéterminée fixe, proche de sa fréquence de résonance propre f 0 , et à une amplitude prédéterminée. La pointe vient en contact intermittent avec la surface. La force répulsive qui se développe au moment de chaque contact est à l’origine de la réduction d’amplitude des oscillations. Cette réduction d’amplitude est mesurée par le système de détection de l’AFM, qui permet d’obtenir la topographie locale de la surface pendant le balayage. À nouveau, il est commun de réaliser une image à interaction constante, et donc d’asservir la distance pointe-échantillon à une consigne de réduction d’amplitude choisie par l’opérateur.
Le mode dit de « modulation de fréquence » (« Frequency Modulation AFM », FM-AFM), ou d’AFM non-contact (nc-AFM), est une alternative au mode AM-AFM pour palier ses limitations intrinsèques (détaillées ci-après). Le mode nc-AFM est à ce jour généralement exploité avec des AFM opérant dans des conditions d’ultra-vide (pression ~10 -10 mbar), à basse température (hélium liquide, 4 K) ou à température ambiante. En nc-AFM, la sonde de force est mise en oscillation à sa fréquence de résonance propre f 0 . Au voisinage de la surface, c’est-à-dire à une distance de l’ordre de 100 nm et en deçà, les forces d’interaction attractives qui se développent entre la pointe et la surface diminuent la fréquence de résonance propre de la sonde en interaction avec la surface. La fréquence de résonance modifiée est ainsi désignée dans toute la suite de la demande par fréquence de résonance f T .
Le décalage en fréquence en interaction Δf T (unités : Hz) résultant s’exprime comme suit:
Un tel décalage de fréquence en interaction Δf T est détectable depuis un relevé au cours du temps de la déflexion de la pointe en interaction avec la surface. Une telle déflexion est désignée dans toute la suite de la description par déflexion en interaction s(t). La mesure du décalage de fréquence en interaction Δf T , permet en mode nc-AFM, de déterminer par l’intermédiaire de la déflexion en interaction s(t), la force d’interaction pointe-surface avec une précision de quelques piconewtons et une résolution spatiale de l’ordre de l’angström (résolution atomique). Il est connu de réaliser une image à interaction constante, et donc d’asservir la distance pointe-échantillon à une consigne décalage en fréquence en interaction Δf T choisie par l’opérateur.
L’invention concerne plus particulièrement le domaine de la microscopie à force atomique en mode non-contact.
Dans toute la suite de la demande, l’on désigne par AFM, microscopie, ou microscope à force atomique, un AFM fonctionnant en mode non-contact.
Ce rapprochement est ensuite poursuivi à l’encontre de l’effort de rappel du ressort de compression 116 de sorte à provoquer un léger recul de l’ensemble du piston 120 jusqu’à ce que sa portion centrale 130 vienne au contact de la butée annulaire 113 ( ).
On remarquera à cette occasion que les portions intermédiaire 140 et périphérique 150 du piston 120 sont étant entrainées simultanément à sa portion centrale 130 par la force de rappel du ressort 116 et par la coopération entre couples d’épaulements 132, 141 et 142, 151.
Cette opération de rapprochement du support 200 permet ainsi qu’une légère force d’appui soit exercée contre la bride 11 par la plaque d’étanchéité 300 poussée par le ressort 116, de sorte à assurer une étanchéité minimale avant la mise sous pression.
Une fois que les autres ouvertures de l’élément de tuyauterie 10 à contrôler ont été également obturées de manière étanche, du fluide sous pression peut ensuite être injecté dans la chambre arrière 111 via la conduite 112.
Ce fluide va alors se répandre à l’intérieur de l’élément de tuyauterie 10 via les perçages axiaux 131 et 330 traversant respectivement la portion centrale 130 du piston 120 et la plaque d’étanchéité 300.
Tel qu’illustré par la , les portions intermédiaire 140 et périphérique 150 du piston 120 sont entrainées simultanément à coulissement vers l’avant à l’encontre du ressort 117 par la force de pression s’exerçant contre leur face arrière, jusqu’à ce que la collerette annulaire 152 arrive en butée.
Malgré la très grande augmentation de pression à l’intérieur de l’élément de tuyauterie 10 (cette pression pouvant atteindre 1000 à 1500 bars) , on remarquera que l’étanchéité entre la plaque d’étanchéité 300 et la bride 11 est préservée grâce à la force résultante de pression F P exercée contre cette dernière par cette plaque d’étanchéité 300 poussée par le piston 120.
Ainsi et contrairement aux dispositifs existants, la tête de connexion 1 selon l’invention ne nécessite pas l’emploi d’une seconde source d’alimentation en fluide sous pression pour assurer l’étanchéité entre la plaque d’étanchéité 300 et la bride 11 pendant la phase de contrôle sous pression de l’élément de tuyauterie 10.
L’intensité de la force résultante de pression F P est égale au produit de la pression du fluide par le différentiel de surface entre, d’une part la surface utile de poussée du piston 120 correspondant ici uniquement à la surface de la face arrière de sa portion centrale 130, et d’autre part la surface diamétrale de l’ouverture 12 de la bride 11.
La représente la tête de connexion selon l’invention 1 en configuration sous pression, rapportée de manière étanche sur une bride de fixation 11’ entourant une ouverture 12’ d’un élément de tuyauterie 10’.
Comme on peut le remarquer, l’ouverture 12’ présente un plus grand diamètre que l’ouverture 12 de la bride 11. Afin de s’adapter à ce plus grand diamètre de l’ouverture 12’, on utilise ici une plaque d’étanchéité 300’ présentant exactement le même diamètre D 2 que celui de la portion intermédiaire 140 du piston 120, de sorte à ce qu’elle recouvre entièrement et les faces avant des portions centrales 130 et intermédiaire 140 de ce piston 120.
Tel qu’illustré par la , seule la portion périphérique 150 du piston 120 a ainsi pu coulisser vers l’avant à l’encontre du ressort 116 par la force de pression s’exerçant contre sa face arrière.
L’intensité de la force résultante de pression F’ P exercée contre la bride 11’ par cette plaque d’étanchéité 300’ est ici égale au produit de la pression du fluide par le différentiel de surface entre, d’une part la surface utile de poussée du piston 120 correspondant ici à la somme des surfaces des faces arrière de ses portions centrale 130 et intermédiaire 140, et d’autre part la surface diamétrale de l’ouverture 12’ de la bride 11’.
Ainsi, l’augmentation de la surface utile de poussée du piston 120 permet de compenser celle de la surface diamétrale de l’ouverture 12’, de sorte à ce que l’intensité de cette force résultante de pression F’ P soit sensiblement la même que celle de la force résultante de pression F P .
La représente la tête de connexion selon l’invention 1 en configuration sous pression, rapportée de manière étanche sur une bride de fixation 11’’ entourant une ouverture 12’’ d’un élément de tuyauterie 10’’.
Comme on peut le remarquer, l’ouverture 12’’ présente un plus grand diamètre que l’ouverture 12’ de la bride 11’.
Quelle que soit la réalisation et en référence à la , la représentation 50 peut être contenue dans un cercle ZE de l’écran 20 rendu partiellement opaque/semi-transparent. La couleur des éléments situés sous la représentation 50 peut alors être atténuée. Ce cercle ZE de l’écran 20 peut être disposé sur et au moins partiellement au dessus de la partie affichée de l’aire d’atterrissage principale virtuelle 40 voire de l’aire d’atterrissage complémentaire virtuelle 400 éventuelles. L’axe sud/nord du cercle ZE peut correspondre à une direction de référence INI. La direction de référence INI peut correspondre à la direction d’alignement initiale de l’aéronef par rapport au point de posé, à savoir le cas échéant au moment de la validation du point de départ et de l’activation des portes de passage. La direction de référence INI peut être réinitialisée par un pilote à l’aide d’une interface homme-machine.
Ladite représentation 50 comprend divers symboles dont les positions sur l’écran 20, voire les formes, sont déterminées par le calculateur embarqué 2. Ces symboles comprennent un symbole d’aéronef 51 représentant ledit aéronef 1, un symbole cible 53 représentant le point de posé 101 et éventuellement de taille variable, un symbole de déplacement 52 image du déplacement de l’aéronef 1 par rapport au point de posé 101 ainsi qu’un symbole en élévation 54 illustrant la hauteur de l’aéronef 1 par rapport au point de posé 101.
Par défaut, le symbole cible 53 ou le symbole d’aéronef 51 est positionné à un emplacement prédéterminé, par exemple au centre du cercle ZE de l’écran 20.
Dès lors, le calculateur embarqué 2 détermine notamment une longueur de positionnement LPOS devant séparer le symbole d’aéronef 51 du symbole cible 53. A partir au moins de cette longueur de positionnement LPOS, le calculateur embarqué 2 peut déduire la position du symbole d’aéronef 51 par rapport au symbole cible 53, ou inversement.
Lorsque le symbole d’aéronef 51 est positionné par rapport au symbole cible 53 et conformément à la représentation de la , ce positionnement peut aussi dépendre d’un angle PSI séparant à l’instant courant une ligne passant l’aéronef et le point de posé avec la direction de référence INI. Cet angle PSI peut notamment être déterminé de manière usuelle en fonction de la position courante de l’aéronef. Le symbole d’aéronef 51 est alors positionné sur une droite, passant par le symbole cible 53 et présentant ledit angle PSI par rapport à l’axe sud/nord du cercle ZE, à une distance du symbole cible 53 égale à la longueur de positionnement LPOS.
Il est à noter que la décrite par la suite illustre le positionnement du symbole cible 53 par rapport au symbole d’aéronef.
Quelle que soit la manière de positionner le symbole d’aéronef 51 et le symbole cible 53, la longueur de positionnement LPOS peut être proportionnelle à la distance horizontale DR.
Alternativement, cette longueur de positionnement LPOS est calculée par le calculateur embarqué 2 à partir d’une fonction non linéaire de positionnement qui est mémorisée et dépendante au moins de cette distance horizontale DR. En référence aux figures 19, 20 et 21, le cercle ZE de l’écran 20 peut correspondre à un cercle réel ZR positionné autour du point de posé 101. La fonction non linéaire de positionnement peut alors aussi être fonction d’un rayon RRAD du cercle ZE de l’écran 20 et du rayon réel RR du cercle réel ZR. Cette fonction peut par exemple alors avoir la forme suivante :
LPOS=(2*(RRAD/RR)*DR)-(DR*DR*(RRAD/(RR*RR))).
La présente un exemple de diagramme ainsi obtenu donnant la longueur de positionnement LPOS en fonction de la distance horizontale DR.
En référence à la et quelle que soit la réalisation, le symbole en élévation 54 comprend une marque 55 qui est séparée du symbole cible 53 par une distance en élévation DISELEV image de ladite hauteur.
Par exemple, le calculateur embarqué 2 détermine la hauteur de l’aéronef 1 à l’aide du signal transmis par le senseur de position 6. Dès lors, le calculateur embarqué 2 applique une loi mémorisée donnant la distance en élévation DISELEV à partir de la hauteur, par exemple une fonction affine. Le symbole en élévation 54 peut aussi comprendre une première branche 57 et une deuxième branche 58 qui sont dirigées vers le symbole cible 53 et mobiles en rotation par rapport au symbole cible 53.
La marque 55 peut prendre la forme d’un segment 56 de fait mobile en translation pour se rapprocher ou s’éloigner du symbole cible 53. Ce segment 56 peut s’étendre d’une première extrémité 561 coulissant sur la première branche 57 jusqu’à une deuxième extrémité 562 coulissant sur la deuxième branche 58. La première branche 57 et la deuxième branche 58 forment alors un cône qui s’évase lorsque le segment 56 se rapproche du symbole cible 53 et se resserre lorsque le segment 56 s’éloigne du symbole cible 53.
En outre, le segment 56 est mobile en rotation en fonction de l’angle de roulis de l’aéronef 1. Le calculateur embarqué 2 calcule alors un angle ALPHA séparant le segment 56 d’une ligne horizontale de référence REF en fonction de l’angle de roulis courant de l’aéronef 1 fourni par le senseur de position 6. Par exemple, l’angle ALPHA est égal à l’angle de roulis.
Pour donner visuellement au pilote une impression de hauteur, le symbole cible 53 peut être positionné entre la marque 55 et le symbole d’aéronef 51.
Selon les figures 12 à 15, le symbole de déplacement 52 peut être porteur d’une position prédite que l’aéronef 1 devrait atteindre à l’issue d’un temps prédéterminé, par exemple de l’ordre de 3 à 4 secondes. Dès lors, le calculateur embarqué 2 peut déterminer la position du symbole de déplacement 52 au moins en calculant une longueur intermédiaire LINT séparant le symbole de déplacement 52 du symbole d’aéronef 51 selon l’illustration ou du symbole cible 53 selon une variante.
Toutefois, en raison probablement de la viscosité du produit pompé, les inventeurs ont constaté que si un effort important devait être réalisé pour établir un débit de sortie donné, il était possible ensuite, une fois ce débit établi, de le maintenir en exerçant un effort moins important. Autrement dit, les inventeurs ont découvert que la relation liant le débit de sortie de la pompe à sa vitesse de rotation de la pompe présentait, dans un tel domaine de fonctionnement, un phénomène d’hystérésis.
Ainsi, grâce au procédé de commande selon le présent exposé, il est possible de tirer profit de ce phénomène d’hystérésis pour parvenir, une fois un débit de sortie établi, à réduire la vitesse de rotation de la pompe tout en maintenant le débit de sortie ainsi établi. On parvient ainsi à augmenter le rendement de la pompe.
De plus, en réduisant ainsi la vitesse de rotation de la pompe pour un débit de sortie donné, on évite de sur-solliciter inutilement les organes internes de la pompe : on parvient ainsi à limiter l’impact de ce régime de surpression sur les organes internes de la pompe, notamment ses organes déformables, ce qui augmente la durée de vie de la pompe. En effet, on comprend que, sans l’étape de réduction de vitesse proposée par ce procédé, le différentiel d’énergie associé à ce différentiel de vitesse, non productif puisqu’il a lieu à débit de sortie constant, contribue à détériorer les organes internes de la pompe. Dès lors, on obtient également une diminution des phénomènes de reflux.
En particulier, les produits pompés peuvent avoir une viscosité supérieure à 500 Pa.s, de préférence comprise entre 500 et 5000 Pa.s.
Dans certains modes de réalisation, la pompe est une pompe volumétrique. En effet, ces pompes volumétriques comprennent souvent des organes déformables et sont donc particulièrement sensibles aux surpressions et aux phénomènes de reflux.
Dans certains modes de réalisation, la pompe comprend au moins un élément déformable susceptible de causer un reflux dans la pompe.
Dans certains modes de réalisation, la pompe est une pompe à cavité progressive ou une pompe péristaltique. Ces deux types de pompe comprennent des organes déformables. En particulier, les pompes à cavité progressive sont fréquemment utilisées dans les machines de chantier destinées à pomper et/ou malaxer des produits pâteux ou visqueux.
Dans certains modes de réalisation, la pompe est à commande hydraulique.
Dans certains modes de réalisation, la pompe est commandée par un moteur hydraulique à débit variable.
Dans certains modes de réalisation, la vitesse de la pompe est déterminée par mesure du débit hydraulique de la pompe hydraulique.
Dans certains modes de réalisation, la vitesse de la pompe est déterminée par mesure de la vitesse de rotation de son axe.
Dans certains modes de réalisation, la pompe est utilisée dans un domaine de pression allant au-delà de son domaine de pression nominal. Ce domaine de pression nominal est le domaine de pression indiqué par le constructeur de la pompe. En conséquence, la pompe est utilisée en dehors de son domaine de rendement optimal. Le procédé proposé permet alors de limiter la baisse de rendement nécessairement observée en dehors de ce domaine optimal.
Dans certains modes de réalisation, la machine de chantier comprend une conduite de sortie de produit connectée à la sortie de la pompe. Cette conduite de sortie, en raison de sa longueur élevée et de son diamètre réduit, contribue fortement aux pertes de charges générées par le produit pompé et donc à l’augmentation de la pression en sortie de pompe.
Dans certains modes de réalisation, la conduite de sortie de produit possède un diamètre inférieur ou égal à 100 mm, de préférence inférieur ou égal à 50 mm.
Dans certains modes de réalisation, la conduite de sortie de produit possède une longueur supérieure ou égale à 10 m, de préférence supérieure ou égale à 20m.
Dans certains modes de réalisation, la conduite de sortie de produit est souple. Elle peut notamment être réalisée en élastomère. Ceci contribue encore à augmenter les pertes de charges générées par le produit pompé.
Ledit profil prédéterminé de ladite face de contact du dit cylindre à came peut présenter au moins une protubérance et au moins un creux qui sont prévus respectivement pour actionner et dés-actionner lesdits modules prédéterminés.
Le cylindre à came peut présenter une forme globalement longitudinale s’étendant entre une première paroi d’extrémité et une deuxième paroi d’extrémité opposée à la première paroi d’extrémité, avec la face de contact qui est formée sur une paroi au moins partiellement cylindrique s’étendant entre la première paroi d’extrémité et la deuxième paroi d’extrémité.
Le cylindre à came peut présenter des fenêtres ménagées dans la paroi au moins partiellement cylindrique de sorte à former deux zones principales opposées de la face de contact.
Le dispositif peut comporter un levier de commande assujetti mécaniquement audit mécanisme de commande et pouvant être mis dans une pluralité de positions sélectionnables, lesquelles positions peuvent être des positions stables ou instables.