EP2496916A1 - Dispositif de détermination du poids d'un objet - Google Patents

Dispositif de détermination du poids d'un objet

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Publication number
EP2496916A1
EP2496916A1 EP10798160A EP10798160A EP2496916A1 EP 2496916 A1 EP2496916 A1 EP 2496916A1 EP 10798160 A EP10798160 A EP 10798160A EP 10798160 A EP10798160 A EP 10798160A EP 2496916 A1 EP2496916 A1 EP 2496916A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gauges
support
weight
physical parameter
measurement section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10798160A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Gérard CLAVERIE
Jean-Pierre Fortin
Bernard Gutfrind
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Original Assignee
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centre National de la Recherche Scientifique CNRS filed Critical Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Publication of EP2496916A1 publication Critical patent/EP2496916A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G19/00—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups
    • G01G19/02—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles
    • G01G19/04—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles
    • G01G19/045—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles for weighing railway vehicles in motion
    • G01G19/047—Weighing apparatus or methods adapted for special purposes not provided for in the preceding groups for weighing wheeled or rolling bodies, e.g. vehicles for weighing railway vehicles for weighing railway vehicles in motion using electrical weight-sensitive devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles
    • B61K9/08—Measuring installations for surveying permanent way

Definitions

  • the present invention relates to a device for determining the weight of an object.
  • the device according to the invention makes it possible to determine in a simple and precise manner the weight of objects in motion or motionless.
  • the invention aims to remedy these drawbacks.
  • the subject of the invention is thus a device for determining the weight of an object, comprising at least one object support of elongated shape disposed on at least a first and a second support, and processing means capable of calculating the weight. of the object, regardless of the position of the object on the object support between a first measurement section located on the side of the first support and a second measurement section located on the side of the second support.
  • the processing means are able to determine the weight of the object from the addition or the subtraction of two values of a physical parameter chosen between the bending moment and the shear force, said values being added if the physical parameter is the bending moment or subtracted if the physical parameter is the shear force, the distance between the first measurement section and the first support being equal to the distance between the second measurement section and the second support if the physical parameter is the bending moment, said values
  • B10003WO being determined at the measuring sections by means of strain gauges, the gauges being arranged two by two symmetrically with respect to the neutral plane of the object support.
  • the assembly makes it possible to easily determine the weight of the object, using a calibration with weights reference.
  • the neutral plane is the plane located inside the object support and that is the surface formed by the fibers of the object support which do not undergo either shortening or elongation and keep a constant length.
  • the shear stresses due to the shear force are maximum at the neutral plane and the bending stresses (traction, compression) are maximum in absolute values at the upper and lower faces of the object support , the shear stresses being zero at this level.
  • strain gauges also makes it possible to obtain particularly precise measurements.
  • a strain gauge is a component for tracking deformations of stressed materials by means of resistance variations of an electrical conductor.
  • Each object support is advantageously a beam.
  • the specific assembly of the Wheatstone full-bridge strain gauges makes it possible to obtain an electrical output signal from the bridge proportional to the weight of the object.
  • the strain gauges can thus be interconnected Wheatstone bridge, so that the potential difference at the output of the bridge is proportional to the weight of the object.
  • the physical parameter is the bending moment.
  • the distance between the first measurement section and the first support is equal to the distance between the second measurement section and the second support.
  • the strain gauges advantageously comprise, at the level of each measuring section, two upper gauges arranged longitudinally above the neutral plane,
  • B10003WO on either side of the longitudinal vertical symmetry plane of the object support, and two lower gauges arranged longitudinally below the neutral plane, the lower gauges being symmetrical of the upper gauges with respect to the neutral plane.
  • the upper gauges are preferably symmetrical with respect to the longitudinal vertical symmetry plane of the object support and the lower gauges are preferably symmetrical with respect to the longitudinal vertical symmetry plane of the object support.
  • the physical parameter is the shear force.
  • the strain gauges advantageously comprise, at the level of each measuring section, two sets of two gauges arranged at the level of the neutral plane, on either side of the longitudinal vertical symmetry plane of the object support, each set of gauges comprising two orthogonal gauges and inclined at 45 ° with respect to the neutral plane.
  • the two sets of two gauges on each measurement section are preferably symmetrical with respect to the longitudinal vertical symmetry plane of the object support.
  • the strain gauges of the measurement sections are advantageously connected in a Wheatstone bridge so as to determine the weight of the object from a single signal specific to each physical parameter.
  • the device according to the invention may comprise at least two object supports.
  • This variant which can be used with the first or the second embodiment, is particularly suitable for measuring the mass of objects moving at high speed on several object supports, such as motor vehicles.
  • the object holders may be substantially parallel, preferably parallel.
  • the device can belong to a pre-existing mobile or immobile structure. For example, it is possible to consider the measurement of the weight of the object by equipping the transverse beam of an overhead crane with strain gauges as soon as the beam fulfills the defined treatment conditions.
  • a dump truck or a truck spindle could be equipped with an embedded system of the same principle if it is in its structure a beam fulfilling the conditions of the invention.
  • the device can equip any type of pre-existing structure if there is in this structure one or more beams fulfilling said conditions.
  • the invention also relates to the use of a device described above for determining the weight of an object in motion.
  • FIGS. 1 to 3 illustrate a first embodiment of a device for determining the mass of an object according to the invention
  • FIGS. 4 to 6 illustrate a second embodiment of a device for determining the mass of an object according to the invention
  • FIGS. 7 and 8 illustrate a preferred variant of the second embodiment
  • FIG. 9 illustrates a preferred variant of the first embodiment.
  • the device 1 for determining the weight of an object comprises a beam 5 of length I, fixed horizontally on two supports at each of its ends A and B.
  • two measuring sections a and ⁇ are selected at equal distances and preferably at a small distance from the supports.
  • An object of weight Q is located on the beam 5, between the measurement sections a and ⁇ , at a distance x from the support located at the end A.
  • FIG. 1 shows that irrespective of the position x of the object between sections a and ⁇ , the sum of the bending moment Ma at a and the bending moment ⁇ at ⁇ is a constant equal to Qa,
  • B10003WO proportional to the weight of the object uses this statement to determine the weight of the object.
  • the beam 5 is provided, at section a, with four longitudinal strain gauges 1,2,1 ', 2', of the same electrical resistance, and arranged in the direction of the length of the beam 5.
  • Two gauges 1.2 are disposed above the neutral plane of the beam 5, so as to measure the compression of the beam 5 at a, while two gauges 1 ', 2' are arranged below the neutral plane, so as to measure the traction of the beam 5 in a.
  • the gauges 1 ', 2' are the symmetrical gauges 1,2 relative to the neutral plane.
  • the gauges 2,2 ' are the symmetrical gauges 1,1' with respect to the longitudinal vertical symmetry plane of the beam 5.
  • strain gauges 3,4,3 ', 4' there are four strain gauges 3,4,3 ', 4' at the section ⁇ .
  • the strain gauges are arranged in the same way as the gauges 1,2,1 ', 2' vis-à-vis the beam 5.
  • a strain gauge is based on the property of some materials to see their conductivity vary when subjected to deformation. Since the variations in resistance are small, it is preferable to use a Wheatstone bridge circuit, as shown in FIG.
  • the bridge Powered by a voltage source, the bridge has, at equilibrium, a zero output differential voltage, but the variation of one or the other of the resistors reveals a non-zero differential output voltage.
  • This assembly allows the addition of the variations of electrical resistance of the gauges in compression and traction.
  • the full bridge assembly compensates for the variations of the gauges as a function of temperature, which makes it possible not to alter the resultant measurement.
  • the resistances of the gauges 1, 2 and 3, on the one hand, and the gauges 1 ', 2' and 3 ', 4' on the other hand, whose signal is to be added, are arranged in opposition to one another. bridge.
  • the output signal of the bridge is consequently proportional to the sum of the bending moments Ma and ⁇ , and is therefore
  • the weight of the object can then easily be determined using a calibration.
  • the shear force is used to determine the mass of the object.
  • the beam 5 can be placed on consecutive horizontal supports referenced Ai, A 2, ..., A, A + l, A n.
  • the load Q moves between sections a and ⁇ equidistant from supports A and A + i.
  • the shearing forces at a and ⁇ are respectively Ta and ⁇ .
  • the mass of the object is thus determined from the difference of the shearing forces measured in a and in ⁇ .
  • a shear stress which reflects the shear stress applying at the level of an elemental square can be determined by comparing the elongations of the diagonals of the square.
  • Strain gauges are thus disposed along orthogonal axes and inclined at 45 °, or substantially 45 °, with respect to the horizontal, as illustrated in FIG. 5.
  • two orthogonal gauges 1 ', 2' inclined at 45 ° relative to each other are also used.
  • the gauges 1,2,1'2 ' are centered at the neutral plane of the beam 5.
  • the gauges 1', 2 ' are advantageously symmetrical with the gauges 1,2 with respect to the longitudinal vertical symmetry plane of the beam. the beam 5.
  • gauges are used on either side of the beam 5, which makes it possible to cancel the torsion effects.
  • Section ⁇ is equipped with gauges 3,4,3 ', 4', identical to section a.
  • the gauges 1,2,1 ', 2' and 3,4,3 ', 4' are symmetrical with respect to the vertical axis (mn).
  • the gauges can be grouped in pairs in a rosette assembly.
  • B10003WO makes the difference between the shear force measured in a and the shear force measured in ⁇ .
  • the resistances of the gauges 1,1 'and 3,3' are adjacent so as to act in opposite directions. The same goes for the resistances of the gauges 2,2 'and 4,4'.
  • the analog differential signal output from the Wheatstone bridge is processed by an instrumentation that polarizes the bridge, amplifies the analog signal, performs an analog-to-digital conversion and digitally filters the signal.
  • a CPU then digitally processes the information and can store it in memory. It is thus possible to record the values of the measurements and to carry out all the treatments necessary for their operation according to the desired final application, such as, for example, the display of the weight of a load or the sum of the weights of several loads on a digital display. In this case, the number of successive loads is configurable.
  • the measurement protocol can be performed by an operator or a non-specialist user. The operator selects the static weighing or dynamic weighing mode.
  • the mass of the load is displayed instantaneously, for example on the display.
  • the operator sets the number of successive loads, then selects the timing of the successive loads, either manually using an "all or nothing” actuator, or automatically by triggering a sensor "All or nothing” at the passage of the mobile load. The operator starts the measurement with an "all or nothing” actuator. At the end of the weighing of the number of programmed loads, the total mass is for example displayed.
  • the device may comprise two rectangular beams equipped with gauges according to FIG. 5.
  • This variant is particularly suitable for measuring the weight of objects moving at high speed, such as vehicles.
  • the two beams 5 are embedded in the roadway.
  • the two supports of each beam 5 are arranged at the bottom of the recesses.
  • the width of each beam 5 is greater than the width of the vehicle wheel.
  • the coupling of the resistances of the gauges of each beam 5 is illustrated in FIG. 8.
  • the beams 5 can also be embedded in a platform.
  • B10003WO form off the ground for a passage of the vehicle at low speed.
  • shear force as a physical parameter is particularly suitable for measuring the weight of objects traveling at high speed, it is also possible to use the bending moment as a physical parameter.
  • a beam 5 equipped with gauges according to FIG. 2 is embedded in the roadway.
  • the two supports of the beam 5 are arranged at the bottom of the recess.
  • the vehicle to be weighed for example a heavy vehicle, rolls at a low speed and traverses the beam 5 perpendicular to the longitudinal axis of the beam 5.
  • the beam 5 it is also conceivable for the beam 5 to be embedded in a flat bed. -form off the ground.
  • the device according to the invention thus makes it possible to weigh vertical, static or moving loads, for example rolling loads.
  • the moving loads can move on one or more horizontal and parallel beams that rest on two or more supports.
  • the loads can move either longitudinally on one or more parallel beams, typically on two beams, or perpendicular to a single beam. Loads that move longitudinally on one or more parallel beams can move at high speed.
  • the device according to the invention is particularly suitable for the detection of overloads of heavy goods vehicles and allows increased control of this detection.
  • the invention thus makes it possible to dispense with the use of multiple sensors of the peson or piezoelectric sensor type, a use whose cost is high and which often requires the processing of an analog signal per load cell. Thanks to the device according to the invention, it is also possible to weigh rolling loads at high speed with an accuracy of the order of 2%, while the high speed weighing systems using piezoelectric sensors do not offer that a precision of the order of 20%. This is because the beam itself is the sensor with a constant signal over the entire measurement length. The device allows multiple uses with different configurations using one or more weighing beams, but requiring only one signal to be processed.

Landscapes

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Abstract

L'invention a pour objet un dispositif de détermination du poids d'un objet, comprenant au moins un support d'objet (5) de forme allongée disposé sur au moins un premier et un deuxième appui, et des moyens de traitement aptes à calculer le poids de l'objet, indépendamment de la position de l'objet sur le support d'objet (5) entre une première section droite de mesure (a) située du côté du premier appui et une deuxième section droite de mesure (ß) située du côté du deuxième appui, caractérisé en ce que les moyens de traitement sont aptes à déterminer le poids de l'objet à partir de l'addition ou de la soustraction de deux valeurs d'un paramètre physique choisi entre le moment fléchissant et l'effort tranchant, lesdites valeurs étant additionnées si le paramètre physique est le moment fléchissant ou soustraites si le paramètre physique est l'effort tranchant, la distance entre la première section de mesure(a) et le premier appui étant égale à la distance entre la deuxième section de mesure (ß) et le deuxième appui si le paramètre physique est le moment fléchissant, lesdites valeurs étant déterminées au niveau des sections de mesure (a,ß) à l'aide de jauges de déformation disposées deux à deux symétriquement par rapport au plan neutre du support d'objet (5). Figure à publier :Figure

Description

DISPOSITIF DE DETERMINATION DU POIDS D'UN OBJET
La présente invention a pour objet un dispositif de détermination du poids d'un objet. Le dispositif selon l'invention permet de déterminer de manière simple et précise le poids d'objets en mouvement ou immobiles.
Il est connu de mesurer de manière statique des charges roulantes à l'aide de ponts-bascules ou de systèmes équivalents.
Ces systèmes sont particulièrement coûteux. Ils peuvent en particulier nécessiter des itinéraires spécifiques pour accéder aux aires de pesage. Ceci a pour inconvénient d'entraîner des pertes de temps liées aux nécessités d'immobilisation des charges sur l'aire de pesage pendant la pesée ainsi que des dépenses de personnel affecté à ce type de mesures.
L'invention vise à remédier à ces inconvénients.
Elle propose un dispositif permettant de mesurer précisément et économiquement le poids d'objets, en particulier le poids d'objets en mouvement tels que des véhicules pouvant rouler à vitesse élevée et notamment à vitesse de croisière.
L'invention a ainsi pour objet un dispositif de détermination du poids d'un objet, comprenant au moins un support d'objet de forme allongée disposé sur au moins un premier et un deuxième appui, et des moyens de traitement aptes à calculer le poids de l'objet, indépendamment de la position de l'objet sur le support d'objet entre une première section droite de mesure située du côté du premier appui et une deuxième section droite de mesure située du côté du deuxième appui.
Conformément à l'invention, les moyens de traitement sont aptes à déterminer le poids de l'objet à partir de l'addition ou de la soustraction de deux valeurs d'un paramètre physique choisi entre le moment fléchissant et l'effort tranchant, lesdites valeurs étant additionnées si le paramètre physique est le moment fléchissant ou soustraites si le paramètre physique est l'effort tranchant, la distance entre la première section de mesure et le premier appui étant égale à la distance entre la deuxième section de mesure et le deuxième appui si le paramètre physique est le moment fléchissant, lesdites valeurs
B10003WO étant déterminées au niveau des sections de mesure à l'aide de jauges de déformation, les jauges étant disposées deux à deux symétriquement par rapport au plan neutre du support d'objet.
Grâce au fait que l'addition ou la soustraction des valeurs du paramètre physique donne un résultat proportionnel au poids de l'objet, le montage permet de déterminer facilement le poids de l'objet, à l'aide d'un étalonnage avec des poids de référence.
Le plan neutre est le plan situé à l'intérieur du support d'objet et qui est la surface formée par les fibres du support d'objet qui ne subissent ni raccourcissement ni allongement et gardent une longueur constante. Dans les phénomènes de flexion, les contraintes de cisaillement dues à l'effort tranchant sont maximales au niveau du plan neutre et les contraintes de flexion (traction, compression) sont maximales en valeurs absolues au niveau des faces supérieures et inférieures du support d'objet, les contraintes de cisaillement étant nulles à ce niveau.
L'utilisation des jauges de déformation permet en outre d'obtenir des mesures particulièrement précises.
Une jauge de déformation est un composant permettant de suivre les déformations de matériaux soumis à des contraintes, au moyen des variations de résistance d'un conducteur électrique.
Chaque support d'objet est avantageusement une poutre.
Le montage spécifique des jauges de déformation en pont complet de Wheatstone permet d'obtenir un signal électrique de sortie du pont proportionnel au poids de l'objet. Les jauges de déformation peuvent ainsi être reliées entre elles en pont de Wheatstone, de manière à ce que la différence de potentiel en sortie du pont soit proportionnelle au poids de l'objet.
Dans un premier mode de réalisation, le paramètre physique est le moment fléchissant. Dans ce cas, la distance entre la première section de mesure et le premier appui est égale à la distance entre le deuxième section de mesure et le deuxième appui.
Pour ce premier mode de réalisation, les jauges de déformation comprennent avantageusement, au niveau de chaque section de mesure, deux jauges supérieures disposées longitudinalement au-dessus du plan neutre, de
B10003WO part et d'autre du plan de symétrie vertical longitudinal du support d'objet, et deux jauges inférieures disposées longitudinalement au-dessous du plan neutre, les jauges inférieures étant les symétriques des jauges supérieures par rapport au plan neutre.
Les jauges supérieures sont de préférence symétriques par rapport au plan de symétrie vertical longitudinal du support d'objet et les jauges inférieures sont de préférence symétriques par rapport au plan de symétrie vertical longitudinal du support d'objet.
Dans un deuxième mode de réalisation, le paramètre physique est l'effort tranchant. Dans ce cas, les jauges de déformation comprennent avantageusement, au niveau de chaque section de mesure, deux ensembles de deux jauges disposés au niveau du plan neutre, de part et d'autre du plan de symétrie vertical longitudinal du support d'objet, chaque ensemble de jauges comprenant deux jauges orthogonales et inclinées de 45° par rapport au plan neutre.
Les deux ensembles de deux jauges sur chaque section de mesure sont de préférence symétriques par rapport au plan de symétrie vertical longitudinal du support d'objet.
Pour chaque paramètre physique, les jauges de déformation des sections de mesure sont avantageusement reliées en pont de Wheatstone de manière à déterminer le poids de l'objet à partir d'un signal unique et spécifique à chaque paramètre physique.
Le dispositif selon l'invention peut comprendre au moins deux supports d'objet. Cette variante, qui peut être utilisée avec le premier ou le deuxième mode de réalisation, est particulièrement adaptée pour la mesure de la masse d'objets se déplaçant à vitesse élevée sur plusieurs supports d'objet, comme par exemple des véhicules automobiles.
De manière générale, les supports d'objets peuvent être sensiblement parallèles, de préférence parallèles.
Le dispositif peut appartenir à une structure préexistante mobile ou immobile. Par exemple, on peut envisager la mesure du poids de l'objet en équipant de jauges d'extensométrie la poutre transverse d'un pont roulant à partir du moment où cette poutre remplit les conditions de traitement définies
B10003WO précédemment. De même, un véhicule camion benne ou un camion toupie pourrait être équipé d'un système embarqué du même principe s'il se trouve dans sa structure une poutre remplissant les conditions de l'invention. De façon générale, le dispositif peut équiper tout type de structure préexistante s'il se trouve dans cette structure une ou plusieurs poutres remplissant lesdites conditions.
L'invention a également pour objet l'utilisation d'un dispositif décrit ci- dessus pour la détermination du poids d'un objet en mouvement.
Elle a enfin pour objet l'utilisation d'un dispositif décrit ci-dessus pour la détermination du poids de plusieurs objets supportés simultanément par le support d'objet.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
- les figures 1 à 3 illustrent un premier mode de réalisation d'un dispositif de détermination de la masse d'un objet selon l'invention,
- les figures 4 à 6 illustrent un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de détermination de la masse d'un objet selon l'invention,
- les figures 7 et 8 illustrent une variante préférée du deuxième mode de réalisation, et
- la figure 9 illustre une variante préférée du premier mode de réalisation.
Le dispositif 1 de détermination du poids d'un objet, tel qu'illustré à la figure 1, comprend une poutre 5 de longueur I, fixée horizontalement sur deux appuis à chacune de ses extrémités A et B.
Entre les deux appuis on choisit deux sections de mesure a et β situées à égale distance et de préférence faible distance a des appuis. Un objet de poids Q est situé sur la poutre 5, entre les sections de mesure a et β, à une distance x de l'appui situé à l'extrémité A.
Le diagramme de la figure 1 montre que quelle que soit la position x de l'objet entre les sections a et β, la somme du moment fléchissant Ma en a et du moment fléchissant Μβ en β est une constante égale à Qa,
B10003WO proportionnelle au poids de l'objet. Le premier mode de réalisation de l'invention utilise ce constat pour déterminer le poids de l'objet.
A cet effet, tel qu'illustré sur la figure 2, la poutre 5 est munie, au niveau de la section a, de quatre jauges de déformation longitudinales 1,2,1',2', de même résistance électrique, et disposées dans le sens de la longueur de la poutre 5. Deux jauges 1,2 sont disposées au-dessus du plan neutre de la poutre 5, de manière à mesurer la compression de la poutre 5 en a, tandis que deux jauges l',2' sont disposées au-dessous du plan neutre, de manière à mesurer la traction de la poutre 5 en a. Les jauges l',2' sont les symétriques des jauges 1,2 par rapport au plan neutre. Ainsi, en utilisant des jauges de part et d'autre de la poutre 5, on annule les effets de torsion. Pour une meilleure précision des mesures, les jauges 2,2' sont les symétriques des jauges 1,1' par rapport au plan de symétrie vertical longitudinal de la poutre 5.
De la même façon, on dispose quatre jauges de déformation 3,4,3',4' au niveau de la section β. Les jauges de déformation sont disposées de la même façon que les jauges 1,2,1',2' vis-à-vis de la poutre 5.
Une jauge de déformation est basée sur la propriété qu'ont certains matériaux de voir leur conductibilité varier lorsqu'ils sont soumis à des déformations. Comme les variations de résistance sont faibles, il est préférable de faire appel à un montage en pont de Wheatstone, tel qu'illustré à la figure 3.
Alimenté par une source de tension, le pont possède, à l'équilibre, une tension différentielle de sortie nulle, mais la variation de l'une ou l'autre des résistances fait apparaître une tension différentielle de sortie non nulle. Ce montage permet l'addition des variations de résistance électrique des jauges en compression et en traction. De plus, le montage en pont complet compense les variations des jauges en fonction de la température, ce qui permet de ne pas altérer la mesure résultante.
Ainsi, les résistances des jauges 1,2 et 3,4 d'une part, et des jauges l',2' et 3',4' d'autre part, dont on souhaite additionner le signal, sont disposées en opposition dans le pont. Le signal de sortie du pont est par suite proportionnel à la somme des moments fléchissants Ma et Μβ, et est donc
B10003WO proportionnel au poids de l'objet. Le poids de l'objet peut ensuite facilement déterminée à l'aide d'un étalonnage.
Dans un deuxième mode de réalisation, tel qu'illustré à la figure 4, on utilise l'effort tranchant pour déterminer la masse de l'objet. Les éléments identiques à ceux de la figure 1 portent les mêmes références. Dans ce mode de réalisation, la poutre 5 peut être placée sur plusieurs appuis horizontaux consécutifs référencés Ai, A2,...,A, A+i, An. La charge Q se déplace entre les sections a et β situées à égale distance a des appuis A et A+i. Les efforts tranchants en a et β sont respectivement Ta et Τβ.
On démontre, tel qu'illustré sur les diagrammes de la figure 4, que
Τα -Τβ = Q, lorsque la charge Q est située entre a et β. Dans le deuxième mode de réalisation, on détermine ainsi la masse de l'objet à partir de la différence des efforts tranchants mesurés en a et en β.
Il est connu qu'une contrainte de cisaillement qui traduit l'effort tranchant s'appliquant au niveau d'un carré élémentaire peut être déterminée en comparant les allongements des diagonales du carré. On dispose ainsi des jauges de contraintes selon des axes orthogonaux et inclinés de 45°, ou de sensiblement 45°, par rapport à l'horizontale, tel qu'illustré à la figure 5. Ainsi, dans la section a, on utilise sur une face de la poutre 5 deux jauges orthogonales 1,2 inclinées de 45° par rapport à l'horizontale, et sur l'autre face de la poutre 5, on utilise également deux jauges orthogonales l',2' inclinées de 45° par rapport au plan neutre. Les jauges 1,2,1'2' sont centrées au niveau du plan neutre de la poutre 5. En outre, les jauges l',2' sont avantageusement les symétriques des jauges 1,2 par rapport au plan de symétrie vertical longitudinal de la poutre 5. On utilise ainsi des jauges de part et d'autre de la poutre 5, ce qui permet d'annuler les effets de torsion. La section β est équipée de jauges 3,4,3',4', de manière identique à la section a.
Il n'y a pas de contact électrique entre les jauges qui se croisent mécaniquement. Les jauges 1,2,1',2' et 3,4,3',4' sont symétriques par rapport à l'axe vertical (mn). Les jauges peuvent être regroupées par deux dans un montage dit en rosette.
Le montage électrique des jauges est illustré à la figure 6. Comme pour le premier mode de réalisation, on utilise un pont de Wheatstone. On
B10003WO effectue la différence entre l'effort tranchant mesuré en a et l'effort tranchant mesuré en β. Ainsi, les résistances des jauges 1,1' et 3,3' sont adjacentes de manière à agir en sens opposé. Il en va de même des résistances des jauges 2,2' et 4,4'.
De manière générale, le signal différentiel analogique en sortie du pont de Wheatstone est traité par une instrumentation qui polarise le pont, amplifie le signal analogique, réalise une conversion analogique numérique et filtre numériquement le signal . Une unité centrale traite ensuite numériquement les informations et peut les stocker en mémoire. On peut ainsi enregistrer les valeurs des mesures et effectuer tous les traitements nécessaires à leur exploitation selon l'application finale souhaitée, comme par exemple l'affichage du poids d'une charge ou la somme des poids de plusieurs charges sur un afficheur numérique. En l'occurrence, le nombre de charges successives est paramétrable. Le protocole de mesure est réalisable par un opérateur ou un usager non spécialiste. L'opérateur sélectionne le mode pesage statique ou pesage dynamique. Dans le cas du pesage statique, la masse de la charge est affichée instantanément, par exemple sur l'afficheur. Dans le cas du pesage dynamique, l'opérateur paramètre le nombre de charges successives, puis il sélectionne le cadencement des charges successives, soit manuellement à l'aide d'un actionneur « tout ou rien », soit automatiquement par déclenchement d'un capteur « tout ou rien », au passage de la charge mobile. L'opérateur enclenche la mesure à l'aide d'un actionneur « tout ou rien ». A la fin du pesage du nombre de charges programmées, la masse totale est par exemple affichée.
Dans une variante du deuxième mode de réalisation, tel qu'illustré à la figure 7, le dispositif peut comprendre deux poutres 5 rectangulaires équipées de jauges selon la figure 5. Cette variante est particulièrement adaptée pour la mesure du poids d'objets se déplaçant à grande vitesse, tels que des véhicules. Les deux poutres 5 sont encastrées dans la chaussée. Les deux appuis de chaque poutre 5 sont aménagés au fond des encastrements. La largeur de chaque poutre 5 est supérieure à la largeur de la roue du véhicule. Le couplage des résistances des jauges de chaque poutre 5 est illustré à la figure 8. Les poutres 5 peuvent également être encastrées dans une plate-
B10003WO forme hors du sol pour un passage du véhicule à basse vitesse. Bien que l'utilisation de l'effort tranchant comme paramètre physique soit particulièrement adaptée pour la mesure du poids d'objets circulant à grande vitesse, on peut également utiliser le moment fléchissant comme paramètre physique.
Dans une variante du premier mode de réalisation, tel qu'illustré à la figure 9, une poutre 5 équipée de jauges selon la figure 2 est encastrée dans la chaussée. Les deux appuis de la poutre 5 sont aménagés au fond de l'encastrement. Dans cette variante, le véhicule à peser, par exemple, un véhicule poids lourd, roule à basse vitesse et traverse la poutre 5 perpendiculairement à l'axe longitudinal de la poutre 5. On peut également envisager que la poutre 5 soit encastrée dans une plate-forme hors du sol.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi le pesage de charges verticales, statiques ou mobiles, comme par exemple des charges roulantes. Les charges mobiles peuvent se déplacer sur une ou plusieurs poutres horizontales et parallèles qui reposent sur deux ou plusieurs appuis. Les charges peuvent se déplacer soit longitudinalement sur une ou plusieurs poutres parallèles, typiquement sur deux poutres, soit perpendiculairement à une seule poutre. Les charges qui se déplacent longitudinalement sur une ou plusieurs poutres parallèles peuvent se déplacer à vitesse élevée. Le dispositif selon l'invention est particulièrement adapté à la détection de surcharges de véhicules poids lourds et permet un contrôle accru de cette détection.
L'invention permet ainsi de s'affranchir de l'utilisation de multiples capteurs de type pesons ou capteurs piezo-électriques, utilisation dont le coût est élevé et qui nécessite souvent le traitement d'un signal analogique par peson. Grâce au dispositif selon l'invention, il est en outre possible de peser des charges roulantes à vitesse élevée avec une précision de l'ordre de 2%, tandis que les systèmes de pesage à vitesse élevée utilisant des capteurs piezo-électriques n'offrent qu'une précision de l'ordre de 20%. Ceci est du au fait que la poutre constitue elle-même le capteur avec un signal constant sur toute la longueur de mesure. Le dispositif permet des usages multiples avec différentes configurations utilisant une ou plusieurs poutres de pesage, mais ne nécessitant qu'un seul signal à traiter.
B10003WO

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif (1) de détermination du poids d'un objet, comprenant au moins un support d'objet (5) de forme allongée disposé sur au moins un premier et un deuxième appui, et des moyens de traitement aptes à calculer le poids de l'objet, indépendamment de la position de l'objet sur le support d'objet (5) entre une première section droite de mesure (a) située du côté du premier appui et une deuxième section droite de mesure (β) située du côté du deuxième appui, caractérisé en ce que les moyens de traitement sont aptes à déterminer le poids de l'objet à partir de l'addition ou de la soustraction de deux valeurs d'un paramètre physique choisi entre le moment fléchissant et l'effort tranchant, lesdites valeurs étant additionnées si le paramètre physique est le moment fléchissant ou soustraites si le paramètre physique est l'effort tranchant, la distance (a) entre la première section de mesure (a) et le premier appui étant égale à la distance (a) entre la deuxième section de mesure (β) et le deuxième appui si le paramètre physique est le moment fléchissant, lesdites valeurs étant déterminées au niveau des sections de mesure (α,β) à l'aide de jauges de déformation disposées deux à deux symétriquement par rapport au plan neutre du support d'objet (5).
Dispositif (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque support d'objet (5) est une poutre (5).
Dispositif (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les jauges de déformation sont reliées entre elles en pont de Wheatstone, de manière à ce que la différence de potentiel en sortie du pont soit proportionnelle au poids de l'objet.
Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le paramètre physique est le moment fléchissant.
Dispositif (1) selon la revendication 4, caractérisé en ce que les jauges de déformation comprennent, au niveau de chaque section de O mesure (α,β), deux jauges supérieures (1,2; 3,4) disposées longitudinalement au-dessus du plan neutre, de part et d'autre du plan de symétrie vertical longitudinal du support d'objet (5), et deux jauges inférieures (1',2'; 3'4') disposées longitudinalement au-dessous du plan neutre, les jauges inférieures (1',2'; 3'4') étant les symétriques des jauges supérieures (1,2; 3,4) par rapport au plan neutre.
6. Dispositif (1) selon la revendication 5, caractérisé en ce que les jauges supérieures (1,2; 3,4) sont symétriques par rapport au plan de symétrie vertical longitudinal du support d'objet (5) et en ce que les jauges inférieures (1',2'; 3'4') sont symétriques par rapport au plan de symétrie vertical longitudinal du support d'objet (5).
7. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le paramètre physique est l'effort tranchant, et en ce que les jauges de déformation comprennent, au niveau de chaque section de mesure (α,β), deux ensembles (1,2; l',2' ; 3,4; 3'4') de deux jauges disposés au niveau du plan neutre, de part et d'autre du plan de symétrie vertical longitudinal du support d'objet (5), chaque ensemble (1,2; l',2' ; 3,4; 3'4') de jauges comprenant deux jauges orthogonales et inclinées de 45° par rapport au plan neutre.
8. Dispositif (1) selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux ensembles (1,2; l',2' ; 3,4; 3'4') de deux jauges sont symétriques par rapport au plan de symétrie vertical longitudinal du support d'objet (5).
9. Dispositif (1) selon la revendication 3, caractérisé en ce que pour chaque paramètre physique, les jauges de déformation des sections de mesure (α,β) sont reliées en pont de Wheatstone de manière à déterminer le poids de l'objet à partir d'un signal unique et spécifique à chaque paramètre physique.
10. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux supports d'objet (5).
11. Dispositif (1) selon la revendication 10, caractérisé en ce que les supports d'objets (5) sont sensiblement parallèles.
12. Dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce qu'il appartient à une structure préexistante mobile ou immobile. 13. Utilisation d'un dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 12 pour la détermination du poids d'un objet en mouvement.
14. Utilisation d'un dispositif (1) selon l'une des revendications 1 à 12 pour la détermination du poids de plusieurs objets supportés simultanément par le support d'objet (5).
B10003WO
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