FR2834065A1 - Dispositif capteur, dispositif de mesure et dispositif d'analyse comportant un tel dispositif capteur - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un dispositif capteur pour déterminer les intensités des composantes d'une force quelconque suivant les trois directions d'un repère orthogonal.Dispositif caractérisé en ce qu'il est constitué par trois capteurs de traction/ compression (5, 5', 5 " ) montés dans une structure matérielle rigide s'étendant entre un point de mesure (2) au niveau duquel s'applique la force (F) à déterminer et au moins un point de référence (2'), ces capteurs (5, 5', 5 " ) étant disposés de manière non coplanaires et avec leurs axes de mesure ou d'acquisition respectifs (AM, AM', AM " ) concourant au niveau du point de mesure (2), les composantes (Fx, Fy, Fz) de la force (F) à déterminer dans le repère orthogonal (x, y, z), étant calculées à partir des intensités des composantes mesurées au niveau de chaque capteur (5, 5', 5 " ), par projection des composantes décomposant la force (F) à déterminer selon les axes (AM, AM', AM " ) des trois capteurs (5, 5', 5 "), sur les trois axes (x, y, z) dudit repère orthogonal.
Description
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DESCRIPTION
La présente invention concerne de manière générale la détermination de sollicitations mécaniques, plus particulièrement les forces s'appliquant au niveau d'un point donné, et a pour objet un dispositif capteur pour déterminer les intensités des composantes spatiales et la direction d'une force quelconque, un dispositif de mesure pour déterminer les sollicitations mécaniques au niveau de la surface d'un objet, d'un arbre ou analogue, ainsi qu'un dispositif pour l'analyse des propriétés physiques et mécaniques d'une telle surface.
La présente invention concerne de manière générale la détermination de sollicitations mécaniques, plus particulièrement les forces s'appliquant au niveau d'un point donné, et a pour objet un dispositif capteur pour déterminer les intensités des composantes spatiales et la direction d'une force quelconque, un dispositif de mesure pour déterminer les sollicitations mécaniques au niveau de la surface d'un objet, d'un arbre ou analogue, ainsi qu'un dispositif pour l'analyse des propriétés physiques et mécaniques d'une telle surface.
Le premier but de la présente invention consiste à répondre au besoin actuel de disposer d'un capteur pour déterminer la magnitude de forces quelconques, notamment de leurs composantes dans un plan donné, présentant une structure simple et peu encombrante et d'un prix de revient faible, tout en étant aisément adaptable, notamment géométriquement, à des conditions et des circonstances de mesure variées et en fournissant des mesures fiables et précises.
De plus, dans le domaine de l'analyse des propriétés physiques et mécaniques des matériaux, plus particulièrement des surfaces solides soumises à des agressions du type frottement ou rayure, il existe actuellement un besoin pour un dispositif ou un appareil permettant d'analyser les sollicitations mécaniques et physiques lors du contact entre deux objets, notamment lorsque ces derniers sont animés de mouvements relatifs, et plus particulièrement des surfaces de matériaux à une ou plusieurs phases (matériaux homogènes, matériaux revêtus, etc...) soumises à un frottement ou à une rayure.
Il existe notamment un besoin pour un dispositif à structure et à fonctionnement simples, adaptable, peu encombrant, d'un poids faible et d'un bas prix de revient, permettant de mesurer fiablement et avec précision simultanément les forces tangentielle et normale apparaissant lors du contact.
Un autre but de la présente invention consiste à répondre également de manière satisfaisante à ce dernier besoin.
En outre, les propriétés physiques des matériaux viscoélastiques ou viscoplastiques, par exemple, dépendant de différents facteurs (température, force d'application, géométrie du contact, etc...), l'invention
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devra avantageusement également, de manière supplémentaire, pouvoir éventuellement prendre en compte ces paramètres et les faire varier dans des plages de valeurs correspondant aux situations et aux applications réelles.
Par la demande de brevet français n 01 13823 du 25 octobre
2001 au nom du demandeur, on connaît déjà un dispositif capteur et un dispositif de mesure répondant aux problèmes susvisés.
2001 au nom du demandeur, on connaît déjà un dispositif capteur et un dispositif de mesure répondant aux problèmes susvisés.
Toutefois, ces dispositifs sont limités à une décomposition de la force à déterminer dans un plan, ce qui n'autorise pas la détermination d'une force quelconque en termes d'intensité et de direction.
La présente invention a également pour but de surmonter cette limitation.
A cet effet, la présente invention a pour principal objet un dispositif capteur pour déterminer les intensités des composantes d'une force quelconque suivant les trois directions d'un repère orthogonal quelconque, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué par trois capteurs de traction/compression montés dans et/ou faisant partie intégrante d'une structure matérielle rigide s'étendant entre un point de mesure au niveau duquel s'applique la force à déterminer et au moins un point de référence, ces capteurs étant disposés de manière non coplanaires et avec leurs axes de mesure ou d'acquisition respectifs concourant au niveau du point de mesure, les composantes de la force à déterminer dans le repère orthogonal, dont l'un des axes passe par le point de mesure ou d'application de la force, étant calculées à partir des intensités des composantes mesurées au niveau de chaque capteur et en fonction des caractéristiques géométriques de la structure matérielle intégrant lesdits trois capteurs, par projection des composantes décomposant la force à déterminer selon les axes des trois capteurs, sur les trois axes dudit repère orthogonal.
Le principe à la base de la présente invention consiste donc à décomposer la force à déterminer en ses composantes selon trois directions de mesure non coplanaires et passant toutes par le point de mesure (et d'application de la force), un capteur étant installé selon chacune desdites directions pour mesurer l'intensité de la composante de la force selon la direction correspondante.
Ces mesures d'intensité sont ensuite converties en modules des composantes de la force à déterminer dans un repère orthogonal, cette conversion étant plus ou moins complexe en fonction de l'arrangement des capteurs mis en oeuvre.
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L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- après, qui se rapporte à des modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
La figure 1 est une représentation de principe d'un dispositif capteur selon l'invention ;
La figure lA représente les composantes de la force à déterminer s'appliquant au niveau du point de mesure ;
Les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques de deux variantes de réalisation du dispositif capteur de la figure l, à structure "série" (figure 2) et à structure"parallèle" (figure 3) ;
Les figures 4A, 4B et 4C sont des représentations schématiques de versions dégradées du dispositif capteur selon l'invention, à deux capteurs disposés dans un plan ;
La figure 5 est une représentation schématique en élévation latérale d'un dispositif d'analyse conforme à l'invention et intégrant un dispositif de mesure principalement constitué par un dispositif capteur selon l'invention ;
La figure 6 est une vue agrandie en élévation latérale de la zone de contact entre la surface à analyser et l'extrémité de la tête du dispositif d'analyse de la figure 5, et,
La figure 7 est une représentation synoptique d'un circuit de régulation thermique associé à la chambre thermorégulée faisant partie du dispositif d'analyse représenté à la figure 5.
La figure 1 est une représentation de principe d'un dispositif capteur selon l'invention ;
La figure lA représente les composantes de la force à déterminer s'appliquant au niveau du point de mesure ;
Les figures 2 et 3 sont des représentations schématiques de deux variantes de réalisation du dispositif capteur de la figure l, à structure "série" (figure 2) et à structure"parallèle" (figure 3) ;
Les figures 4A, 4B et 4C sont des représentations schématiques de versions dégradées du dispositif capteur selon l'invention, à deux capteurs disposés dans un plan ;
La figure 5 est une représentation schématique en élévation latérale d'un dispositif d'analyse conforme à l'invention et intégrant un dispositif de mesure principalement constitué par un dispositif capteur selon l'invention ;
La figure 6 est une vue agrandie en élévation latérale de la zone de contact entre la surface à analyser et l'extrémité de la tête du dispositif d'analyse de la figure 5, et,
La figure 7 est une représentation synoptique d'un circuit de régulation thermique associé à la chambre thermorégulée faisant partie du dispositif d'analyse représenté à la figure 5.
Conformément à l'invention, et comme le montrent notamment les figures 1 à 3 des dessins annexés, le dispositif capteur 1 est principalement constitué par trois capteurs de traction/compression 5,5', 5" montés dans et/ou faisant partie intégrante d'une structure matérielle rigide 4 s'étendant entre un point de mesure 2 au niveau duquel s'applique la force F à déterminer et au moins un point de référence 2' ; A, B, C, ces capteurs 5, 5', 5"étant disposés de manière non coplanaires et avec leurs axes de mesure ou d'acquisition respectifs AM, AM', AM"concourant au niveau du point de mesure 2, les composantes Fx, Fy, Fz de la force F à déterminer dans un repère orthogonal x, y, z, dont l'un des axes z passe par le point 2 de mesure ou d'application de la force F, étant calculées à partir des intensités des composantes FA, FB, Fc mesurées au niveau de chaque capteur 5,5', 5" et en fonction des caractéristiques géométriques de la structure matérielle 4
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intégrant lesdits trois capteurs 5,5', 5", par projection des composantes FA, FB, Fc décomposant la force F à déterminer selon les axes AM, AM', AM" des trois capteurs 5, 5', 5", sur les trois axes x, y, z dudit repère orthogonal.
Les capteurs 5,5'et 5"seront insensibles aux sollicitations dans les directions autres que leurs axes de mesure respectifs (insensibilité aux efforts de flexion/cisaillement).
Conformément à une première variante de réalisation de l'invention, représentée à la figure 2 des dessins annexés, les capteurs capteurs 5,5', 5"sont montés en série dans des portions de branches support
4"de la structure matérielle 4 reliées entre elles et, le cas échéant, au point de référence 2'par des parties de branches intermédiaires 4"', cette structure support 4 s'étendant d'un point de référence 2'jusqu'au point de mesure 2 et chaque capteur 5,5', 5"étant soumis à la totalité des efforts et sollicitations résultant de la force F à mesurer.
4"de la structure matérielle 4 reliées entre elles et, le cas échéant, au point de référence 2'par des parties de branches intermédiaires 4"', cette structure support 4 s'étendant d'un point de référence 2'jusqu'au point de mesure 2 et chaque capteur 5,5', 5"étant soumis à la totalité des efforts et sollicitations résultant de la force F à mesurer.
Conformément à une seconde variante de réalisation de l'invention, représentée à la figure 3 des dessins annexés, les capteurs 5,5', 5"sont montés en parallèle et intégrés chacun dans une branche indépendante 4A, 4B, 4C de la structure support 4, chaque branche s'étendant entre le point de mesure 2 et un point de référence respectif correspondant A, B, C.
En référence aux figures 1 à 3, on explicitera ci-après les formules de calcul permettant de réaliser la conversion des mesures effectuées au moyen des capteurs 5,5'et 5"en des modules de vecteurs composants selon les trois axes d'un repère orthogonal (x, y, z).
Dans ce qui suit, A, B et C désignent soit les trois points de référence dans le cas d'une structure parallèle du dispositif capteur 1 (figure 3), soit les points de reprise d'efforts au niveau des axes de mesure des
capteurs 5, 5'et 5"dans le cas d'une structure série dudit dispositif capteur 1 (figure 2), 0 désignant le point de mesure 2.
capteurs 5, 5'et 5"dans le cas d'une structure série dudit dispositif capteur 1 (figure 2), 0 désignant le point de mesure 2.
+RA-RB sinOa-Pc sinOc AO = 0 B m +RB cosOB C =-Rc cos'9c +ZA +ZB +Zc
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2-7 7' > IIÂ-C2 2 I ! A'S) t =2 + RA ttBBB'+ RB2 t) c5t ! =Rc' + Rc RA-RBsinOB FA =--F-. FR-FR +RRCOSOR RA2 + ZA2 ZA RB2 + ZB2 ZB - RcsinOc Fc= Fr-RccosOc P 2+ZC2 zc Rc+Zc'Zc
En relation avec les figures 1 et 1A, on obtient alors le système d'équations (1) suivant :
- -Fx=FA RA -FB RRsin8B - Fe Resin8e RA'+ZA Ra'+Za Rc'+Zc' +ZW @C -Fy = FB RB cos#) B-Fç RccosOc Rs+ZB'Rc'+Zc' - Fz=FA ZA +FB ZR + Fc ZC 2 \JR2+Z 2 qp 2 + ZC2 +ZP RB'+ZB Rc'+Zc'
En vue de simplifier les formules ci-dessus, il peut être prévu, en relation avec la variante de réalisation de la figure 2, que les trois points A, B, C de reprise d'efforts et de connexion à des parties de branche intermédiaires 4"', des portions de branches 4"portant les capteurs 5, 5', 5", éloignés du point de mesure 2, soient tous situés à égale distance dudit point de mesure 2.
Une simplification identique peut être envisagée dans le cas de la variante de réalisation de figure 2, à savoir que les points A, B, C de reprise d'efforts et d'ancrage disposés aux extrémités des trois branches indépendantes 4A, 4B, 4C de la structure support 4, formant les trois points de référence A, B, C, sont tous situés à égale distance du point de mesure 2.
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Une simplification supplémentaire intervient lorsque, selon une caractéristique optionnelle avantageuse de l'invention, les axes de mesure ou d'acquisition AM, AM', AM"des capteurs 5,5', 5"définissent entre eux, deux à deux, des angles identiques.
Enfin, on aboutit à une simplification maximale des formules de conversion en combinant les deux types d'optimisation constructives décrites ci-dessus.
Dans ce cas de mode de réalisation préféré de l'invention, les trois points de reprise d'efforts A, B, C forment, deux par deux, avec le point de mesure 2 les sommets de triangles isocèles identiques.
On aboutit alors à : RA RB = Rc = r, ZA = ZB = Zc = z et OB 0e = 0, et par conséquent à r2 + Z2 = 1.
Le système d'équations (1) précédent devient alors :
- Fx = r [FA- (FB + Fc) sin 0] 1 - Fy = (FB - Fe) rcos8 1 - Fz-z (FA+FB+Fc) 1
Dans le cas particulier de la décomposition de la force F dans un repère orthogonal (x, z) d'un plan, correspondant à la demande de brevet français précitée, on aboutit, en partant du système d'équations (1) ci-dessus
et avec OB = 11/2 et Fc = 0, à :
- Fx = FA R-FB RB 4 RA2 + ZA2 \FRB2 + ZB2 Fy = 0 RA'+ZA jRTz Fy=0 , ~...
- Fx = r [FA- (FB + Fc) sin 0] 1 - Fy = (FB - Fe) rcos8 1 - Fz-z (FA+FB+Fc) 1
Dans le cas particulier de la décomposition de la force F dans un repère orthogonal (x, z) d'un plan, correspondant à la demande de brevet français précitée, on aboutit, en partant du système d'équations (1) ci-dessus
et avec OB = 11/2 et Fc = 0, à :
- Fx = FA R-FB RB 4 RA2 + ZA2 \FRB2 + ZB2 Fy = 0 RA'+ZA jRTz Fy=0 , ~...
JRA2 + ZA2 JRB2 + ZB2
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si RA = Ra r et ZA = ZB = z alors -Fx = (FA-FB) R + Z - Fz= (FA+FB) Z RTz si r = z alors : f-Fx = (FA-FB) 2 J2 - Fz= (FA+FB) 2 J2
De manière avantageuse, les éléments formant les portions de branches 4"et 4"'ou les branches 4A, 4B, 4C, et donc l'ossature de la structure 4, présentent une rigidité et une raideur élevées, notamment supérieures à celles desdits capteurs 5,5'et 5".
La présente invention a également pour objet, comme le montrent notamment les figures 5 et 6 des dessins annexés, un dispositif de mesure l'pour déterminer les sollicitations mécaniques, en particulier liées aux frottements ou aux rayures, au niveau d'une surface d'un objet, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué par un dispositif capteur 1 décrit ci-dessus, dans lequel le point de mesure 2 ou point d'application 3" sur la surface 3 consiste en une pointe, une arête ou une surface de contact d'une tête 2"fixée rigidement sur l'extrémité dudit dispositif capteur 1 opposée au point de référence 2'ou aux points de référence (A, B, C), ledit dispositif capteur 1 étant sollicité sous contrainte contre la surface 3 à étudier.
La tête 2"est ainsi maintenue rigidement en porte-à-faux à l'extrémité de la structure 4, les forces s'exerçant sur ladite tête 2"entraînant des déformations correspondantes des capteurs traction/compression 5, 5"et 5'"par leurs composantes orientées selon les directions de détection respectives AM, AM', AM"desdits capteurs.
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Cette tête 2"pourra, par exemple, être constituée par un corps cylindrique présentant un prolongement conique pointu, par un corps prismatique présentant une arête de contact ou encore un patin présentant une surface de contact, dont les dimensions sont très faibles par rapport à la dimension du dispositif de mesure l'.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les capteurs
5,5'et 5""consistent en des capteurs identiques, préférentiellement à faible déformation, et montés dans la structure 4 formée d'éléments ayant préférentiellement une rigidité supérieure à celle desdits capteurs.
5,5'et 5""consistent en des capteurs identiques, préférentiellement à faible déformation, et montés dans la structure 4 formée d'éléments ayant préférentiellement une rigidité supérieure à celle desdits capteurs.
En outre, la tête 2"pourra être solidarisée à la structure 4 par un moyen de montage rapide, autorisant une interchangeabilité aisée.
Conformément à une variante de réalisation avantageuse de l'invention, la structure 4 peut faire partie d'un bras 4'monté avec faculté de pivotement à la manière d'un fléau, en étant soumis à un couple sollicitant, par exemple élastiquement et avec une intensité réglable, l'extrémité du bras
4'portant la structure 4 et la tête 2"contre la surface à analyser 3 (figure 5).
4'portant la structure 4 et la tête 2"contre la surface à analyser 3 (figure 5).
Comme le montre notamment la figure 5 des dessins annexés, la charge élastique pourra consister en un ressort de compression agissant sur l'extrémité du bras 4'opposée à celle portant la tête 2", ledit bras 4'étant monté pivotant autour d'un axe situé entre les deux extrémités précitées. Ainsi, ladite tête 2"viendra en contact par le bas contre la surface 3 à étudier.
Le couple sollicitant le bras 4'pourra toutefois également être généré par une masse morte, par un électro-aimant, par flexion d'un bras sous forme de lame ressort ou analogue.
Selon une autre caractéristique de l'invention, représentée aux figures 5 à 8 des dessins annexés, il est avantageusement prévu que, pour effectuer la mesure, la surface à étudier 3 soit déplacée en translation, à une vitesse réglable, par rapport à la tête 2", ladite tête 2"demeurant fixe en translation durant la phase de mesure.
Afin de pouvoir analyser le comportement de la surface 3 à étudier en fonction de la température et, le cas échéant, de composés gazeux particuliers en contact avec cette dernière, la surface à étudier 3 peut être située dans une chambre 6 thermorégulée et, le cas échéant, à atmosphère et/ou à hygrométrie contrôlée (s).
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La chambre 6 à flux thermique régulé pourra, par exemple, être intégrée dans un circuit de régulation thermique tel que représenté sur la figure 7 des dessins annexés.
Un tel circuit pourra notamment comprendre une source d'azote liquide 11 associé à une canne thermique d'évaporation 11'ou à une source d'air comprimé 12, pouvant être reliées alternativement, par exemple par l'intermédiaire d'une vanne à trois voies 13, à un module de chauffage 14 insufflant le corps gazeux délivré à une température donnée dans la chambre thermorégulée 6.
La température de ladite chambre 6 est avantageusement contrôlée au moyen d'une boucle de régulation intégrant une sonde 15 déterminant en continu la température interne de ladite chambre 6 et un régulateur 16 commandant le fonctionnement du module de chauffage 14 en fonction de la température mesurée par la sonde 15 et de la température de consigne souhaitée.
De manière avantageuse, la chambre thermorégulée 6 comprenant la surface à étudier 3 est montée sur une table motorisée 7 dont le déplacement en translation est piloté, la tête 2"et les trois capteurs d'efforts 5,5'et 5"étant également situés dans ladite chambre thermorégulée 6 et demeurant à l'intérieur de cette dernière durant la phase de mesure.
Grâce au montage de la tête 2"sur un bras support 4'en fléau, il sera relativement aisé d'assurer l'étanchéité et l'isolation de la chambre thermorégulée 6, même au cours du déplacement durant la phase de mesure.
Ladite table pilotée pourra par exemple consister en une table motorisée permettant d'obtenir des vitesses de défilement continûment réglables (sans boîte de vitesses mécanique), comprises notamment entre 1
jm/s et 15 mm/s, la température pouvant par exemple varier de-100 C à +100 C et la tête 2"pouvant consister en une pointe en diamant (ou une autre matière dure) conique ou pyramidale de rayon de courbure compris entre 1 um et 1000 um.
jm/s et 15 mm/s, la température pouvant par exemple varier de-100 C à +100 C et la tête 2"pouvant consister en une pointe en diamant (ou une autre matière dure) conique ou pyramidale de rayon de courbure compris entre 1 um et 1000 um.
La présente invention a également pour objet un dispositif pour l'analyse des propriétés physiques et mécaniques d'une portion de surface plane d'un objet, notamment pour étudier en temps réel son comportement en cas de frottement ou de rayure, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué par un dispositif de mesure l'tel que décrit ci-dessus, associé à une unité informatique 9 pilotant ledit dispositif de mesure l'et réalisant
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l'acquisition et la gestion des paramètres et des données résultant des opérations de mesure, ainsi qu'éventuellement leur évaluation et leur édition (figure 5).
Conformément à une caractéristique supplémentaire de l'invention, très avantageuse pour l'étude d'un corps transparent ou d'un revêtement superficiel rapporté sur un corps en un matériau transparent, ledit dispositif d'analyse 8 pourra comporter, en outre, une unité 10 de prise de vues à grande vitesse, préférentiellement du type caméra CCD, située du côté opposé de la surface à analyser 3 par rapport au côté d'application de la tête 2"du dispositif de mesure 1', focalisée et ayant un champ de vision sensiblement centré par rapport au point ou à la ligne de contact entre la tête
2"et la surface à analyser 3 et demeurant fixe au cours des phases d'expérimentation et de mesure.
2"et la surface à analyser 3 et demeurant fixe au cours des phases d'expérimentation et de mesure.
Il sera ainsi possible de fournir, en temps réel, non seulement des données relatives aux efforts et aux sollicitations au niveau de la tête 2", mais également une vision in situ du contact et de, la déformation (du sillon par exemple) générée.
Le dispositif d'analyse l'trouvera des applications avantageuses en particulier dans l'étude du comportement et de la tenue des revêtements à propriétés spécifiques (anti-rayure, anti-friction, etc...) et dans leur développement et mise au point.
Enfin l'invention, concerne aussi un dispositif de mesure des sollicitations au niveau d'un arbre ou analogue pouvant tourner autour de son axe longitudinal, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué par un dispositif capteur 1 décrit ci-dessus, dans lequel le point de mesure 2 est solidaire dudit arbre ou de ses paliers de guidage et les capteurs 5,5'et 5" sont disposés de telle manière que leurs axes de mesure AM, AM'et AM" sont sécants en un point situé sur l'axe longitudinal ou axe de rotation dudit arbre.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.
Claims (15)
1) Dispositif capteur pour déterminer les intensités des composantes d'une force quelconque suivant les trois directions d'un repère orthogonal quelconque, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué par trois capteurs de traction/compression (5,5', 5") montés dans et/ou faisant partie intégrante d'une structure matérielle rigide (4) s'étendant entre un point de mesure (2) au niveau duquel s'applique la force (F) à déterminer et au moins un point de référence (2' ; A, B, C), ces capteurs (5,5', 5") étant disposés de manière non coplanaires et avec leurs axes de mesure ou d'acquisition respectifs (AM, AM', AM") concourant au niveau du point de mesure (2), les composantes (Fx, Fy, Fz) de la force (F) à déterminer dans le repère orthogonal (x, y, z), dont l'un des axes (z) passe par le point (2) de mesure ou d'application de la force (F), étant calculées à partir des intensités des composantes (FA, FB, Fc) mesurées au niveau de chaque capteur (5, 5', 5") et en fonction des caractéristiques géométriques de la structure matérielle (4) intégrant lesdits trois capteurs (5,5', 5"), par projection des composantes (FA, FB, Fc) décomposant la force (F) à déterminer selon les axes (AM, AM', AM") des trois capteurs (5,5', 5"), sur les trois axes (x, y, z) dudit repère orthogonal.
2) Dispositif capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs (5,5', 5") sont montés en série dans des portions de branches support (4") de la structure matérielle (4) reliées entre elles et, le cas échéant, au point de référence (2') par des parties de branches
intermédiaires (4"'), cette structure support (4) s'étendant d'un point de référence (2') jusqu'au point de mesure (2) et chaque capteur (5, 5', 5") étant soumis à la totalité des efforts et sollicitations résultant de la force (F) à mesurer.
3) Dispositif capteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs (5,5', 5") sont montés en parallèle et intégrés chacun dans une branche indépendante (4A, 4B, 4C) de la structure support (4), chaque branche s'étendant entre le point de mesure (2) et un point de référence respectif correspondant (A, B, C).
4) Dispositif capteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que les trois points (A, B, C) de reprise d'efforts et de connexion à des parties de branche intermédiaires (4"'), des portions de branches (4") portant
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les capteurs (5,5', 5"), éloignés du point de mesure (2), sont tous situés à égale distance dudit point de mesure (2).
5) Dispositif capteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les points (A, B, C) de reprise d'efforts et d'ancrage disposés aux extrémités des trois branches indépendantes (4A, 4B, 4C) de la structure support (4), formant les trois points de référence (A, B, C), sont situés à égale distance du point de mesure (2).
6) Dispositif capteur selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que les axes de mesure ou d'acquisition (AM, AM', AM") des capteurs (5,5', 5") définissent entre eux, deux à deux, des angles identiques.
7) Dispositif capteur selon la revendication 4 ou la revendication 5, caractérisé en ce que les trois points de reprise d'efforts (A,
B, C) forment, deux par deux, avec le point de mesure (2) les sommets de triangles isocèles identiques.
8) Dispositif de mesure pour déterminer les sollicitations mécaniques, en particulier liées aux frottements ou aux rayures, au niveau d'une surface d'un objet, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué par un dispositif capteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le point de mesure (2) ou point d'application (3") sur la surface (3) consiste en une pointe, une arête ou une surface de contact d'une tête (2") fixée rigidement sur l'extrémité dudit dispositif capteur (1) opposée au point de référence (2') ou aux points de référence (A, B, C), ledit dispositif capteur (1) étant sollicité sous contrainte contre la surface (3) à étudier.
9) Dispositif de mesure selon la revendication 8, caractérisé en ce que les capteurs (5,5'et 5") consistent en des capteurs identiques à faible déformation, et montés dans une structure (4) formée d'éléments ayant préférentiellement une rigidité supérieure à celle desdits capteurs.
10) Dispositif de mesure selon la revendication 9, caractérisé en ce que la structure (4) fait partie d'un bras (4') monté avec faculté de pivotement à la manière d'un fléau, en étant soumis à un couple sollicitant, par exemple élastiquement et avec une intensité réglable, l'extrémité du bras (4') portant la structure support (4) et la tête (2") contre la surface à analyser (3). l l) Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que, pour effectuer la mesure, la surface à étudier (3) est déplacée en translation, à une vitesse réglable, par
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rapport à la tête (2"), ladite tête (2") demeurant fixe en translation durant la phase de mesure.
12) Dispositif de mesure selon l'une quelconque des revendications 8 à l l, caractérisé en ce que la surface à étudier (3) est située dans une chambre thermorégulée (6) et, le cas échéant, à atmosphère contrôlée.
13) Dispositif de mesure selon la revendication 12, caractérisé en ce que la chambre thermorégulée (6) comprenant la surface à étudier (3) est montée sur une table motorisée (7) dont le déplacement en translation est piloté, la tête (2") et les trois capteurs d'efforts (5,5'et 5")) étant également situés dans ladite chambre thermorégulée (6) et demeurant à l'intérieur de cette dernière durant la phase de mesure.
14) Dispositif pour l'analyse des propriétés physiques et mécaniques d'une portion de surface plane d'un objet, notamment pour étudier en temps réel son comportement en cas de frottement ou de rayure, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué par un dispositif. de mesure (1') selon l'une quelconque des revendications 8 à 13, associé à une unité informatique (9) pilotant ledit dispositif de mesure (1') et réalisant l'acquisition et la gestion des paramètres et des données résultant des opérations de mesure, ainsi qu'éventuellement leur évaluation et leur édition.
15) Dispositif selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, une unité (10) de prise de vues à grande vitesse, préférentiellement du type caméra CCD, située du côté opposé de la surface à analyser (3) par rapport au côté d'application de la tête (2") du dispositif de mesure (1'), focalisée et ayant un champ de vision sensiblement centré par rapport au point ou à la ligne de contact entre la tête (2") et la surface à analyser (3) et demeurant fixe au cours des phases d'expérimentation et de mesure.
16) Dispositif de mesure des sollicitations au niveau d'un arbre ou analogue pouvant tourner autour de son axe longitudinal, caractérisé en ce qu'il est principalement constitué par un dispositif capteur (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le point de mesure (2) est solidaire dudit arbre ou de ses paliers de guidage et les capteurs de flexion (5 et 5'et 5") sont disposés de telle manière que leurs axes de mesure (AM, AM', AM") sont sécants en un point situé sur l'axe longitudinal ou axe de rotation dudit arbre.
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