FR3086389A1

FR3086389A1 - Procede et dispositif de determination d'au moins une caracteristique inertielle d'un objet

Info

Publication number: FR3086389A1
Application number: FR1858787A
Authority: FR
Inventors: Philippe Perrier
Original assignee: Philoptere
Current assignee: Philoptere
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-03-27
Anticipated expiration: 2038-09-26
Also published as: FR3086389B1; WO2020065155A1; EP3857186A1

Abstract

Un procédé (160) de détermination d'au moins une caractéristique inertielle d'un objet (44, 114) comprend les étapes de : actionner un dispositif d'actionnement (50, 119) de manière à imprimer à un ensemble plateau-objet (45, 115) au moins un mouvement périodique selon au moins une direction de translation, et mesurer par au moins un capteur (125, 49) au moins une composante d'une force subie par l'ensemble plateau-objet (45, 115) dans une même direction que ladite au moins une direction de translation pour au moins un point de mesure d'une période du mouvement périodique du plateau (43, 113) ; et calculer au moins une masse de l'objet et/ou une position du centre de gravité de l'objet.

Description

PROCÉDÉ ET DISPOSITIF DE DÉTERMINATION D’AU MOINS UNE CARACTÉRISTIQUE INERTIELLE D’UN OBJET

DOMAINE TECHNIQUE

La présente se réfère aux procédés et dispositifs de détermination d’au moins une caractéristique inertielle d’un objet.

ÉTAT DE L’ART

La connaissance de la masse et de la position du centre de gravité d’un objet est d’utilité dans de nombreux domaines industriels.

La détermination de la masse est traditionnellement réalisée par pesage qui consiste à mesurer de l’effort vertical appliqué sur une balance et en le divisant par l’accélération de la pesanteur. Pour appliquer cette méthode, l’objet doit être placé dans des conditions où l’accélération de la pesanteur est stable, connue avec précision et non perturbée par d’autres accélérations.

Une projection du centre de gravité peut alternativement être mesurée en posant l'objet sur trois points où l'on mesure l'effort vertical. Cependant, cette méthode ne donne que la projection du centre de gravité dans le plan des trois points de mesure et ne permet pas de calculer la hauteur du centre de gravité au-dessus de ce plan. Ainsi, pour avoir les trois coordonnées du centre de gravité il est nécessaire de réaliser des mesures d'efforts pour au moins deux angles d'inclinaison de l'objet. Connaissant les angles d'inclinaison, on peut alors calculer les trois coordonnées du centre de gravité.

Une autre méthode, décrite en particulier dans le brevet CN101793582A consiste à mesurer le torseur complet des efforts appliqués par l'objet pour au moins deux inclinaisons. Dans ce cas il n'est pas nécessaire de connaître précisément les angles d'inclinaison car l'exploitation des relations entre les moments et les efforts permet de calculer complètement les coordonnées du centre de gravité.

Cette méthode a cependant plusieurs inconvénients. Chaque mesure étant statique, un temps minimum est nécessaire entre deux positions consécutives, ce qui peut nécessiter beaucoup de temps pour obtenir un grand nombre de mesures. Par ailleurs les efforts à mesurer sont au maximum égaux au poids de l'objet. Si l'on veut utiliser un moyen de mesure capable d'une large gamme de masses d'objets, les objets de masse plus faible ne sollicitent qu'une petite partie de la plage de mesure des capteurs d'efforts, ce qui limite la précision. La précision peut être améliorée en réalisant un grand nombre de mesure, ce qui augmente sensiblement la durée de l'opération.

De plus, ces méthodes statiques ne s'appliquent qu’en présence d'un poids de l'objet, c'est à dire d'une force externe au système, connue avec précision et rigoureusement proportionnelle à sa masse et qui génère une réaction sur le plateau de la balance. Dans les conditions décrites dans l'art antérieur cette force est générée par l'accélération de la pesanteur. Mais il existe des situations où cette force est absente (véhicule en orbite où l'accélération de la pesanteur et l'accélération centrifuge se compensent exactement) ou très variable (véhicule en mouvement tel un navire) et où il peut être nécessaire de mesurer une masse et une position du centre de gravité avec précision. Dans le cas de véhicules en orbite des moyens ont été développés, en particulier pour suivre l'évolution du poids des astronautes pendant les missions de longue durée. Ces moyens sont basés sur le principe d'un ressort étalonné, de raideur connue, auquel est attaché l'objet à mesurer. En écartant l'ensemble de sa position d'équilibre on peut mesurer la période propre de retour à l'équilibre qui est directement proportionnelle à la racine carrée de la masse de l'objet. Pour obtenir une bonne précision il peut être nécessaire de répéter l'opération à plusieurs reprises.

RÉSUMÉ

Ainsi, il est proposé un procédé de détermination d’au moins une caractéristique inertielle d’un objet utilisant un dispositif comprenant un plateau sur lequel l’objet y repose formant ainsi un ensemble plateau-objet solidaire, l’ensemble plateau-objet étant mis en mouvement par un dispositif d’actionnement, le procédé comprenant une étape d’actionnement et une étape de calcul, l’étape d’actionnement comprenant :

- Actionner le dispositif d’actionnement de manière à imprimer à l’ensemble plateauobjet au moins un mouvement périodique selon au moins une direction de translation, et mesurer par au moins un capteur au moins une composante d’une force subie par l’ensemble plateau-objet dans une même direction que ladite au moins une direction de translation pour au moins un point de mesure d’une période du mouvement périodique du plateau ; et l’étape de calcul comprenant :

- Calculer par une unité de calcul ladite au moins une caractéristique inertielle de l’objet à partir de la mesure de ladite au moins une composante de la force subie par l’ensemble plateau-objet audit au moins un point de mesure, ladite au moins une caractéristique inertielle comprenant une masse de l’objet et/ou une position du centre de gravité de l’objet.

Le procédé pourrait comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- l’étape d’actionnement comprend: actionner le dispositif d’actionnement de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet au moins un mouvement périodique selon au moins deux directions indépendantes de translation, et mesurer par ledit au moins un capteur le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet pour au moins deux points de mesure d’une période du mouvement périodique ; et l’étape de calcul comprend : calculer par l’unité de calcul la position du centre de gravité de l’objet à partir de la mesure du torseur des efforts de l’ensemble plateau-objet auxdits au moins deux points de mesure.

- le calcul de la masse dans l’étape de calcul comprend une prise en compte d’une accélération de l’ensemble plateau-objet audit au moins un point de mesure.

- l’étape d’actionnement comprend: actionner le dispositif d’actionnement de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet au moins un mouvement périodique selon au moins deux directions indépendantes de translation, et mesurer par ledit au moins un capteur le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet pour au moins deux points de mesure d’une période du mouvement périodique ; et l’étape de calcul comprend : calculer par l’unité de calcul au moins la position du centre de gravité de l’objet à partir de la mesure du torseur des efforts de l’ensemble plateau-objet auxdits au moins deux points de mesure, et calculer par l’unité de calcul la masse de l’objet à partir de la mesure du torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet et d’une accélération de l’ensemble plateau-objet auxdits au moins deux points de mesure.

- l’accélération de l’ensemble plateau-objet est déterminée par au moins un accéléromètre.

- l'accélération de l'ensemble plateau-objet est calculée en effectuant un rapport entre un carré d’une vitesse de l’ensemble plateau-objet et un rayon de courbure d’une trajectoire d’un point de l’objet.

- l’étape d’actionnement comprend: actionner le dispositif d’actionnement de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet au moins un mouvement périodique selon au moins deux directions indépendantes de translation, et mesurer par ledit au moins un capteur le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet pour au moins deux points de mesure d’une période du mouvement périodique ; et l’étape de calcul comprend : filtrer le torseur des efforts et extraire une composante du torseur des efforts en phase avec une accélération de l’ensemble plateau-objet, avant ladite au moins une caractéristique inertielle de l’objet.

- l’étape d’actionnement comprend : actionner le dispositif d’actionnement de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet un premier mouvement périodique selon une unique première direction de translation, et mesurer par ledit au moins un capteur le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet pour au moins un premier point de mesure d’une période du premier mouvement périodique ; actionner le dispositif d’actionnement de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet un deuxième mouvement périodique ayant une unique deuxième direction de translation, la deuxième direction de translation étant indépendante de la première direction de translation, et mesurer par ledit au moins un capteur le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet pour au moins un deuxième point de mesure d’une période du deuxième mouvement périodique ; et l’étape de calcul comprend : calculer par ladite unité de calcul la position du centre de gravité de l’objet à partir de la mesure du torseur des efforts de l’ensemble plateau-objet auxdits au moins un premier et deuxième points de mesure.

- l’étape d’actionnement comprend : actionner le dispositif d’actionnement de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet un unique mouvement périodique ayant au moins deux directions indépendantes de translation et mesurer par ledit au moins un capteur le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet pour lesdits au moins deux points de mesure d’une période du mouvement périodique.

-une trajectoire de chacun des points de l’ensemble plateau-objet est une trajectoire circulaire.

- lesdits au moins un ou deux points de mesure comprend au moins quatre points par période du mouvement périodique.

- le dispositif d’actionnement comprend six bielles ayant chacune une extrémité supérieure connectée au plateau et une extrémité inférieure mobile connectée au dispositif d’actionnement connectant mécaniquement les bielles entre elles, l’extrémité supérieure et l’extrémité inférieure de chaque bielle ayant de façon combinée au moins cinq degrés de liberté, et l’étape d’actionnement comprend : mettre en mouvement les extrémités inférieures des bielles par un unique actionneur agissant en entraînant le dispositif d’actionnement de manière à imprimer au plateau le mouvement périodique ayant lesdites au moins deux directions indépendantes de translation via la connexion mécanique des bielles.

- le dispositif d’actionnement comprend six vérins ayant chacun une extrémité supérieure connectée au plateau et une extrémité inférieure fixe, le dispositif d’actionnement comprenant six actionneurs associés respectivement aux vérins de façon à faire varier une longueur des vérins par une unité de commande, l’extrémité supérieure et l’extrémité inférieure de chaque vérin ayant de façon combinée au moins cinq degrés de liberté, et l’étape d’actionnement comprenant : faire varier la longueur des vérins par ladite unité de commande de manière à imprimer au plateau le mouvement périodique ayant au moins une direction de translation.

Il est aussi proposé un dispositif pour la détermination d’au moins une caractéristique inertielle d’un objet, le dispositif comprenant : un plateau adapté à recevoir l’objet ; six supports ayant chacun une extrémité supérieure connectée au plateau et une extrémité inférieure, l’extrémité supérieure et l’extrémité inférieure de chaque support ayant de façon combinée au moins cinq degrés de liberté ; un dispositif d’actionnement connecté aux six supports adapté pour imprimer un mouvement périodique au plateau, le mouvement périodique ayant au moins au moins une direction de translation ; au moins un capteur mesurant au moins une composante d’une force subie par le plateau (43, 113) dans une même direction que ladite direction de translation ; et une unité de calcul configurée pour déterminer ladite au moins une caractéristique inertielle de l’objet à partir de la mesure de l’effort audit au moins un point de mesure, ladite au moins une caractéristique inertielle comprenant au moins une masse de l’objet et/ou une position du centre de gravité de l’objet.

Le dispositif pourrait comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

- les six supports sont des bielles ; et le dispositif d’actionnement comprend un dispositif d’entrainement (120) connectant mécaniquement les extrémités inférieures des bielles de façon à les mettre en mouvement, le dispositif d’entrainement (120) étant commandé par un unique actionneur du dispositif d’actionnement ; et le dispositif d’actionnement est adapté pour imprimer un mouvement périodique au plateau, le mouvement périodique ayant au moins deux directions de translation.

- le dispositif d’entrainement inclut : une roue d’engrenage centrale adaptée à être mise en rotation par l’actionneur, et six roues d’engrenage périphériques engrenées sur la roue d’engrenage centrale, les six roues d’engrenages périphériques ayant un diamètre commun, et les six bielles ont leur extrémité inferieure connectée respectivement de façon excentrique à chacune desdites six roues d’engrenage périphériques, la connexion excentrique étant telle que les rayons excentriques sont parallèles entre eux.

- les six supports sont six vérins et le dispositif d’actionnement inclut six actionneurs, un par vérin, pour contrôler une longueur des vérins.

D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints.

FIGURES

Sur les dessins :

la figure 1 est une vue schématique en perspective d’une tourelle hexapode selon un premier mode de réalisation pour la détermination d’au moins une caractéristique inertielle d’un objet, et la figure 2 est une vue schématique en perspective d’une tourelle hexapode selon un deuxième mode de réalisation pour la détermination d’au moins une caractéristique inertielle d’un objet.

Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.

DESCRIPTION DETAILLEE

Un dispositif et procédé de détermination d’au moins une caractéristique inertielle d’un objet mis en mouvement va être décrit. Dans un mode de réalisation préféré, ladite au moins une caractéristique inertielle est la position du centre de gravité et/ou la masse de l’objet. Cependant, d’autres caractéristiques inertielles peuvent être calculées. Bien qu’il soit fait référence à un « objet » dans la présente divulgation, l’objet doit se comprendre comme Γ « objet de la mesure » et en aucun cas ne se limite aux objets inanimés. Ainsi, l’objet pourrait être, par exemple, un humain afin que de déterminer sa masse. Il faut cependant noter que, pour un objet qui n'est pas parfaitement rigide, ses déformations pendant la mesure peuvent dégrader la précision du résultat.

Les dispositifs de tourelle hexapode définis ci-dessous sont similaires et peuvent utiliser des composantes similaires qui ne seront pas nécessairement décrites indépendamment pour chacun des dispositifs. Ils différent cependant par leur mode d’actionnement.

En référence maintenant à la figure 1, un premier mode de réalisation d’un dispositif 40 de type tourelle hexapode est montré schématiquement. La tourelle hexapode 40 inclut un plateau 43 (représenté de façon transparente sur la figure 1 pour permettre de voir le reste du dispositif) pour recevoir un objet 44. L’objet 44 est connecté temporairement au plateau 43 de façon solidaire pour former un ensemble plateau-objet 45. Six vérins 46 mettent le plateau 43 (et donc l’objet 45) en mouvement. La tourelle hexapode 40 a préférentiellement un diamètre de l’ordre de grandeur de l’objet 44. Un dispositif d’actionnement 50 comprend un actionneur 51 associé à chaque vérin 46 afin de varier la longueur des vérins et de ce fait imprimer le mouvement au plateau 43. Les vérins 46 ont chacun une extrémité supérieure 47 connectée au plateau 43 et une extrémité inférieure 48 fixe connectée à une base 42. Les extrémités inférieures des vérins 46 sont connectées à la base 42 par exemple par des liaisons rotule ou par des liaisons à joint de cardan. Les extrémités supérieures des vérins 46 sont connectées au plateau 43 par exemple par des liaisons rotule ou par des liaisons à joint de cardan.

Les vérins 46 pourraient être électriques, pneumatiques ou hydrauliques ou tout autre technologie permettant de modifier de façon contrôlée la longueur entre les extrémités. Chaque vérin 46 est mis en mouvement (élongation ou raccourcissement) par un actionneur 51, typiquement un moteur, respectif (c’est-à-dire un actionneur 51 par vérin 46). Les actionneurs 51 sont contrôlés par une unité de calcul 52, qui de plus réalise la synchronisation des actionneurs 51. L’unité de calcul 52 contrôle les actionneurs 51 de telle sorte que les actionneurs 51 impriment au plateau 43 le mouvement désiré. Ce mouvement peut être plan ou non. L’unité de calcul 52 contrôle les actionneurs 51 de telle sorte que les actionneurs 51 impriment au plateau 43 un mouvement périodique ayant au moins une direction de translation. Selon un autre mode de réalisation, l’unité de calcul 52 contrôle les actionneurs 51 de telle sorte que les actionneurs 51 impriment au plateau 43 un mouvement périodique ayant au moins deux directions indépendantes de translation. Des directions sont indépendantes lorsqu’elles ne sont pas parallèles entre elles. Selon un mode de réalisation, le mouvement périodique ayant au moins deux directions indépendantes de translation déplace l’ensemble plateau-objet 45 selon une trajectoire plane de courbe fermée. Selon un mode de réalisation, cette trajectoire plane est un cercle. Le mouvement selon la trajectoire plane peut se faire par translation pure selon chacune des directions de translation ou en incluant une rotation de l’ensemble plateau-objet. Un mouvement d'un objet est dit de translation pure, si, au cours de ce mouvement, l'objet reste parallèle à sa position initiale.

Ainsi, le contrôle des vérins permet de déplacer l’ensemble plateau-objet 45 selon 1, 2, 3, 4,5 ou 6 degrés de liberté. Le choix du mouvement selon les degrés de liberté permet de déterminer une ou plusieurs caractéristiques d’inertie, comme il sera discuté ci-dessous. Par exemple, un mouvement périodique selon un degré de liberté (translation) est suffisant pour déterminer la masse de l’objet. Et un mouvement périodique selon deux degré de liberté (translation) est suffisant pour déterminer la position du centre de gravité de l’objet

La tourelle hexapode 40 inclut préférentiellement un ou plusieurs capteurs d’effort 49 (comme celui représenté sous la forme d’un plateau de capteurs 49 sur la figure 1, ou bien un ensemble de capteurs 49, un par vérin). Les capteurs 49 mesurent au moins une composante d’une force subie par l’ensemble plateau-objet 45 dans une même direction que la (ou les) direction de translation du mouvement périodique. Le ou les capteurs 49 peuvent mesurer plusieurs forces subies par l’ensemble plateau-objet 45, dépendamment de la caractéristique inertielle recherchée. Par exemple, selon un mode de réalisation, le (ou les) capteur 49 mesure au moins six composantes des efforts subis par le plateau 43 (et de l’ensemble plateau-objet 45 puisque celui-ci repose sur le plateau) de façon à permettre de calculer le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet 45 pour en déduire le torseur des efforts subis par l’objet 44. Ces efforts représentent les efforts subis par l’ensemble plateau-objet 45 lorsque l’objet 44 repose sur le plateau 43 ou sur l'objet 44 seul si celui-ci repose directement sur le plateau de capteurs 49, et les efforts subis par le plateau 43 seul, lorsque celui-ci est à vide, c’est-à-dire sans l’objet 45 y reposant dessus. À partir de ces mesures, les efforts subis par l’objet 44 seul peuvent être déduits comme il sera décrit cidessous. Les capteurs d’efforts 49 communiquent avec l’unité de calcul 52 (directement ou pas) qui, dans un mode de réalisation, en déduit une ou plusieurs caractéristiques inertielles de l’objet 44. Parmi ces caractéristiques inertielles, l’unité de calcul 52 calcule au moins une masse et/ou une position du centre de gravité de l’objet 44. Un procédé 160 de détermination d’au moins une caractéristique inertielle de l’objet 44 sera décrit plus bas.

En référence à la figure 2, un dispositif de type tourelle hexapode 110 selon un deuxième mode de réalisation inclut un plateau 113 (représenté de façon transparente sur la figure 2 pour permettre de voir le reste du dispositif) pour recevoir un objet 114 (temporairement fixé dessus), et six supports, des bielles 116, connectées au plateau 113 pour le mettre en mouvement. L’objet 114 est connecté temporairement au plateau 113 de façon solidaire pour former un ensemble plateau-objet 115. La tourelle hexapode 110 a préférentiellement un diamètre de l’ordre de grandeur de l’objet 114. Les bielles 116 ont leurs extrémités supérieures 117, ou têtes, connectées au plateau 113 et leurs extrémités inférieures 118, ou pieds, sont connectées à une base 112 par l’intermédiaire d’un dispositif d’entrainement 120. Le dispositif d’entrainement 120 connecte les bielles 116 de façon mécanique entre elles. Il est mis en mouvement par un unique actionneur 121, typiquement un moteur électrique. L’actionneur 121 et le dispositif d’entrainement 120 définissent un dispositif d’actionnement 119 des bielles 116. Cet arrangement mécanique permet de mettre facilement en mouvement l’ensemble plateau-objet 115 de sorte à ce qu’il se déplace selon deux directions de translation indépendantes. Ce mouvement périodique ayant au moins deux directions indépendantes de translation est particulièrement utile pour le calcul de la masse et/ou de la position du centre de gravité de l’objet 114, car il en simplifie le calcul.

Les connections aux extrémités supérieures 117 et inférieures 118 des bielles 116 sont choisies telles que pour chaque bielle 116 ces connections ont de façon combinée au moins cinq degrés de liberté. Les connections aux extrémités supérieures 117 et inferieures 118 des bielles 116 sont de type rotule ou cardan. Les bielles 116 sont des axes de connexion qui ne varient pas en longueur, comme il serait le cas pour des vérins, mais dont leur mouvement dans l’espace induit des mouvements du plateau 113. Ainsi, les connections de type rotule ou cardan permettent le mouvement des bielles 116 en assurant que celles-ci ne transmettent que des efforts alignés avec leur axe.

La base 112 est fixe, au moins pendant l’utilisation du dispositif 110. Le dispositif d’entrainement 120 est une liaison mécanique entre les bielles 116 qui imprime un mouvement spatialement périodique aux extrémités inférieures 118 des bielles 116. Le mouvement spatialement périodique des bielles 116 imprime ainsi un mouvement périodique à l’ensemble plateau-objet 115. Comme les bielles 116 sont liées entre elles mécaniquement par le dispositif d’entrainement 120, le dispositif d’entrainement 120 peut être actionné par un seul moteur 121. Le moteur 121 peut être un moteur électrique commandé par un module de commande 122. Un avantage de cette configuration est que la puissance instantanée du moteur 121 peut être faible puisque l’énergie cinétique globale du dispositif est pratiquement constante pour une vitesse constante du dispositif d’entrainement. Ceci de plus améliore la reproductibilité de la trajectoire, qui ne dépend pas de la charge, et la stabilité en vitesse du dispositif d’entrainement. Dans un mode de réalisation, le moteur 121 est un moteur électrique.

Bien qu’un seul moteur 121 met en mouvement le dispositif d’entrainement 120 des bielles 116, il est envisagé que plusieurs moteurs pourraient entraîner les bielles 116, par exemple, par un moteur par groupe de bielles 116. Bien que ce mode de réalisation montre l’actionnement des bielles 116 par leur extrémité inferieure 118, il se pourrait que les extrémités supérieures 117 ou bien une autre partie des bielles 116 puissent être mises en mouvement par le dispositif d’entrainement 120.

Dans le mode de réalisation montré à la figure 2, le dispositif d’entrainement 120 inclut une roue d’engrenage centrale 123 et six roues d’engrenage périphériques 124 engrenant avec la roue d’engrenage centrale 123. Chaque roue d’engrenage périphérique 124 reçoit une extrémité inferieure 118 des bielles 116 (c’est-à-dire une bielle 116 par roue d’engrenage périphérique 124 et inversement). Chaque bielle 116 est orientée préférentiellement de façon à s’étendre selon une direction sensiblement éloignée d’un axe de rotation AR de la roue d’engrenage périphérique 124 sur laquelle elle est connectée. Les extrémités inférieures 118 des bielles 116 sont connectées de façon excentrique à la roue d’engrenage périphérique 124 qui lui est associée (c’est-à-dire, une connexion en dehors du centre de chaque roue périphérique 124). Les roues d’engrenage périphériques 124 sont toutes d’un même diamètre. Les connections excentriques des bielles 116 sont telles que les six rayons excentriques restent parallèles entre eux au cours de leur mouvement. Par cette disposition chaque bielle 116 garde une direction constante au cours du mouvement et le plateau 113 suit un mouvement de translation selon une trajectoire circulaire (courbe plane fermée). Ce mouvement selon une trajectoire courbe fermée est un mouvement selon deux directions de translation pures indépendantes.

La roue d’engrenage centrale 123 est connectée au moteur 121, de sorte que l’entrainement de la roue d’engrenage centrale 123 mette en mouvement les roues d’engrenage périphériques 124 et donc les bielles 116 et le plateau 113. Grace à cette configuration, pour chaque position de la roue d’engrenage centrale 123, il existe une position unique du plateau 113, et un seul moteur 121 peut suffire pour entraîner le plateau 113 en mouvement. Dans un mode de réalisation le moteur 121 commande la rotation de la roue d’engrenage centrale 123 par l’intermédiaire d’un jeu de pignons réducteurs. Dans un autre mode de réalisation, le moteur 121 commande la rotation de la roue d’engrenage centrale 123 directement. Ainsi, de par la connexion des bielles 116 au système d’entrainement 120 mécanique, le plateau 113 peut être mis en mouvement très simplement suivant un mouvement périodique de sorte que le centre de gravité de l’objet se déplace selon une trajectoire circulaire.

Dans le mode de réalisation de la figure 2, les roues d’engrenage périphériques 124 sont globalement réparties autour de la roue d’engrenage centrale 123 par groupe de deux roues. Les roues d’engrenage périphériques 124 sont disposées dans un même plan P que celui de la roue d’engrenage centrale 123. La roue d’engrenage centrale 123 a un diamètre supérieur au diamètre des roues d’engrenage périphériques 124, les roues d’engrenage périphériques 124 ayant un diamètre commun.

Il est envisagé que le dispositif d’entrainement 120 pour l’hexapode 110 pourrait avoir différents modes de réalisation qui imprimeraient à l’ensemble plateau-objet un mouvement périodique ayant au moins deux directions indépendantes de translation. Un tel mode de réalisation pourrait par exemple ne pas contenir des roues d’engrenages. Ainsi, le dispositif d’entrainement 120 pourrait comporter des roues s’entraînant entre elles par friction, des courroies lisses ou crantées, pignons, renvois d’angles et/ou boites de vitesses, transmissions électriques, hydraulique, pneumatique ou autres. Ces modes de réalisation pourraient être choisis par exemple en fonction de la taille de l’objet 114 à mesurer. Un système autre qu’une tourelle hexapode pourrait aussi être envisagé, en fait tout système qui permet d'imprimer un mouvement périodique comprenant au moins une direction de translation.

La tourelle hexapode 110 inclut au moins un capteur 125 mesurant au moins une composante d’une force subie par l’ensemble plateau-objet 115 dans une même direction que chacune des directions de translation du mouvement périodique. Cette mesure permet de calculer la masse de l’ensemble plateau-objet 115 et d’en déduire celle de l’objet 114. Le ou les capteurs 125 peuvent mesurer plusieurs forces subies par l’ensemble plateau-objet 115, dépendamment de la caractéristique inertielle recherchée. Par exemple, selon un mode de réalisation, le (ou les) capteur 125 mesure au moins six composantes des efforts subis par le plateau 113 (et de l’ensemble plateau-objet 115 puisque celui-ci repose sur le plateau) de façon à permettre de calculer le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet 115 pour en déduire le torseur des efforts subis par l’objet 114.

Le torseur des efforts est constitué par les trois composantes de la force et les trois composantes des moments des efforts subis par l’ensemble plateau-objet 115. Ce ou ces capteurs 125 pourraient, selon un mode de réalisation, être un ensemble de capteurs 125 positionnés directement sur les bielles 116, comme illustré à la figure 2, avec un capteur 125 associé à une bielle 116 mesurant uniquement l’effort suivant l’axe de la bielle. Les capteurs d’efforts 125 peuvent être par exemple des capteurs d’efforts placés à l’une des extrémités des bielles 116, ou bien des jauges de contraintes placées directement sur les bielles 116. Dans cette disposition il existe une relation biunivoque entre les efforts dans les bielles et le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet 115. Cette relation ne dépend que de la géométrie du dispositif et est bien connue des concepteurs de plateforme hexapode. Selon un autre mode de réalisation, les capteurs 125 pourraient avoir la forme d’un plateau de capteurs disposé entre le plateau 113 et l’objet 114, comme celui illustré à la figure 1. Le plateau de capteurs pourrait contenir trois capteurs de forces à trois composantes suivant les sommets d’un triangle. Ils permettraient dans ce cas-là de mesurer neuf composantes d’efforts dont il est possible de déduire les six composantes du torseur. Selon un autre mode de réalisation un unique capteur 125 placé entre le plateau et l’objet pourrait mesurer directement les six composantes du torseur des efforts. Un tel plateau de capteurs pourrait également être placé sur le plateau du dispositif de la figure 2 en remplacement des capteurs placés sur les bielles.

Les composantes des efforts mesurés par les capteurs d’efforts 125 sont enregistrées par une unité de calcul 126 qui en déduit au moins une caractéristique inertielle de l’objet 114 (incluant au moins la masse et/ou la position du centre de gravité de l’objet 114) selon un procédé décrit ci-dessous. Le torseur des efforts appliqués à l’ensemble plateau-objet 115 est proportionnel aux caractéristiques inertielles de cet ensemble. Ainsi, les caractéristiques inertielles de l’objet 114 seul peuvent être déduites en faisant aussi une mesure des caractéristiques inertielles du plateau 113 à vide ou équipé des moyens de fixation de l'objet sur le plateau, suivant le même principe que celui de la tare pour une balance classique.

L’unité de calcul 126 comprend un module de communication 127 qui reçoit l’information des efforts mesurés par les capteurs d’efforts 125, et un module de calcul 128 qui détermine une ou plusieurs caractéristique inertielle de l’objet 114 à partir de l’information d’effort des capteurs d’efforts 125. L’unité de calcul 126 pourrait aussi inclure le module de commande 122 de l’actionneur 121. Dans un mode de réalisation alternatif, le module de commande 122 pourrait être séparé de l’unité de calcul 126. Le module de calcul 128 et/ou le module de communication 127 pourraient être séparés l’un de l’autre et/ou de l’unité de calcul 122. Par exemple, l’unité de calcul 122 pourrait recevoir une alimentation externe et être reliée par un câble USB à un ordinateur qui exploiterait les mesures. Grace aux informations d’effort, le module de calcul 128 peut déterminer, la position du centre de gravité de l’objet 114 et/ou la masse de l’objet 114. Le module de communication 127 communique avec le module de calcul 128 et avec un affichage (non illustré) pour afficher les caractéristiques trouvées par le module de calcul 128.

Optionnellement, le module de communication 127 pourrait utiliser une information de d’accélération de l’ensemble plateau-objet 115 pour le calcul de la masse de l’objet 114. Dans un mode de réalisation cette information d’accélération peut être mesurée directement par des capteurs accélérométriques solidaires du plateau. Dans un autre mode de réalisation, l’accélération peut être calculée comme le quotient du carré de la vitesse le long de la trajectoire de l’ensemble plateau-objet 115 par le rayon de courbure de celle-ci. En particulier si la trajectoire est circulaire, le rayon de courbure est constant et égal au rayon du cercle. De ce fait, si l’on utilise le dispositif 110, il suffira de connaître la vitesse de rotation du moteur 121 pour déterminer l’accélération en tout point de la trajectoire de l’ensemble plateau-objet 115. La vitesse de rotation du moteur 121 telle que prévue par le constructeur du moteur en fonction de la commande pourrait être imprécise, et de ce fait, il pourrait être désirable, selon un mode de réalisation, de mesurer sa vitesse au lieu de prendre la vitesse constructeur. Ainsi dans un mode de réalisation, la vitesse réelle de l’ensemble plateau-objet 115 est déterminée en calculant une vitesse de rotation de la roue d’engrenage centrale 123 à partir des informations d’un capteur de position. Dans un mode de réalisation, le capteur de position détecte les instants de passage par des positions prédéfinies et régulièrement espacées de la roue d’engrenage centrale 123 (par exemple codeur optique ou encodeur rotatif). Dans un autre mode de réalisation, le capteur de position est disposé sur une autre roue d’engrenage du dispositif d’entrainement 120 que la roue d’engrenage centrale 123. Les positions prédéfinies peuvent, par exemple, être définies par les dents de la roue d’engrenage sur laquelle est placé le capteur de position. Dans ce cas, le dispositif mesure les instants de passage par les positions prédéfinies, et la vitesse de rotation peut être calculée par différences finies à partir des dates de passage par deux positions successives. De la même façon, si la vitesse d’entrainement des roues d’engrenage n’est pas constante, l’accélération peut être calculée à partir des dates de passage par trois positions successives. Il se pourrait que le dispositif 40 soit aussi adapté à déterminer l’accélération de l’ensemble plateau-objet par l’utilisation de capteurs accélérométriques sur le plateau 43.

Les efforts subis par l’ensemble plateau-objet au cours du mouvement périodique sont essentiellement les efforts d’inertie mais il peut aussi y avoir des efforts d’autre nature comme des efforts aérodynamiques ou des frottements mécaniques sur des articulations placées entre les capteurs d’effort et le plateau. Ces efforts sont essentiellement liés à la vitesse du plateau alors que les efforts d’inertie sont proportionnels à son accélération. De ce fait, dans le cas d’un mouvement périodique, le torseur des efforts globaux peut être déphasé par rapport à l’accélération. Si l’on mesure au moins quatre points pour chaque période du mouvement, il est possible d’identifier ce déphasage et de filtrer le torseur des efforts, par des techniques bien connues de traitement du signal, pour ne retenir que la composante en phase avec l’accélération. Ceci permet d’améliorer sensiblement la précision de mesure, en particulier dans le cas d’objets de faible densité ou comprenant des élancements importants.

Quel que soit le mode de réalisation de la tourelle hexapode 110 (ou 40) ci-dessus, les supports commandés (par exemple, bielles 116 ou vérins 46) sont entraînés de sorte qu’ils communiquent à l’ensemble plateau-objet un mouvement périodique selon au moins deux directions indépendantes de translation. Ainsi, pour un dispositif d’entrainement mécanique, tel que le dispositif 120, le mouvement spatialement périodique est imprimé par la rotation des diverses roues d’engrenage 123, 124. Pour un dispositif d’entrainement impliquant des vérins 46 pouvant varier en longueur, les actionneurs associés 51 impriment des mouvements d’élongation et de raccourcissement périodiques. Les vérins 46 ou bielles 116 peuvent être entraînés à vitesse constante ou à vitesse variable. Cependant, il pourrait être préférable d’entraîner les supports commandés de telle sorte que la trajectoire décrite par le plateau soit parcourue à vitesse constante pour des applications telles que les calculs de caractéristiques d’inerties, puisqu’à vitesse constante, pour une position donnée, les efforts d’inertie sont directement proportionnels au carré de cette vitesse. On note que pour un mouvement périodique selon une seule direction de translation, le dispositif 110 avec les bielles mécaniquement connectées ne saurait être adapté. On utilisera un dispositif du type de la tourelle 40 utilisant les vérins, ou tout autre dispositif permettant un mouvement périodique selon une seule direction de translation.

Les supports commandés (c’est à dire, bielles 116 ou vérins 46) sont entraînés en mouvement de sorte que le plateau 113 (ou 43) (et donc l’ensemble plateau-objet 115) ait un mouvement périodique prédéfini ayant au moins une direction de translation (si l’on utilise le dispositif 40) et ayant au moins deux directions indépendantes de translation (si l’on utilise le dispositif 110). Un mouvement périodique prédéfini ayant au moins une direction de translation peut être utilisé pour le calcul de la masse de l’objet, comme il sera décrit plus bas. Un mouvement périodique ayant au moins deux directions indépendantes de translation, c’est-à-dire deux directions qui ne sont pas parallèles entre elles peut être utilisé pour la détermination de la position du centre de gravité de l’objet. Un mouvement périodique ayant au moins trois directions indépendantes de rotation peut être utilisé pour la détermination de la matrice d’inertie de l’objet. Les mouvements de rotation peuvent être effectués en même temps que le mouvement périodique selon la direction de translation, ou bien séquentiellement.

Le mouvement périodique prédéfini peut ne pas dépendre de l’objet, c’est-à-dire de sa taille, forme et/ou de sa masse. Ainsi le même mouvement périodique de l’ensemble plateau-objet peut être utilisé pour déterminer la matrice d’inertie de divers objets, ce qui peut permettre, par exemple, d’effectuer des mesures d’inerties de façon plus rapide entre objets différents. Cependant il peut aussi être avantageux de déterminer une trajectoire et une vitesse de parcours adaptés à une première estimation des caractéristiques inertielles de l’objet de façon à ce que les efforts induits dans les capteurs couvrent une plage aussi large que possible de leur domaine de mesure.

Un procédé 160 de détermination d’au moins une caractéristique inertielle d’un objet va être décrit. Le procédé peut, selon un mode de réalisation, utiliser l’un des dispositifs 110 ou 40 décrits ci-dessus, ou bien un autre dispositif qui imprimerait le mouvement périodique désiré. Le procédé 160 comprend les étapes suivantes.

À l’étape 162, l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) est mis en mouvement par l’action du dispositif d’actionnement 119 (resp. 50) qui imprime au plateau 113 (resp. 43) un (ou plusieurs) mouvement périodique, tel que le ou les mouvements périodiques comprend au moins une direction de translation. Le (ou les) mouvement périodique peut comprendre une seule direction de translation, ou deux ou plus directions de translation, ces directions étant indépendantes les unes des autres. Des directions sont indépendantes lorsqu’elles ne sont pas une combinaison linéaire l’une de l’autre, c’est-à-dire lorsqu’elles ne sont pas parallèles entre elles. Si le mouvement périodique comprend une seule direction de translation, le dispositif 40 avec les vérins 46 sera utilisé. À partir de deux directions de translation, l’un quelconque des dispositifs 40 ou 110 pourra être utilisé.

Dans le cas du dispositif 110, les extrémités inférieures 118 des bielles 116 sont mises en mouvement par la rotation de la roue d’engrenage 123 mise en rotation par l’unique moteur 121. La rotation de la roue d’engrenage 123 entraîne la rotation des roues d’engrenage périphériques 124 et de ce fait le mouvement des bielles 116 de manière à imprimer au plateau 113 (resp. 43) le mouvement périodique désiré.

Dans le cas du dispositif 40, une unité de commande 54 influence la longueur des vérins 46 de manière à imprimer au plateau 43 le mouvement périodique.

Lorsque le mouvement périodique comprend deux directions indépendantes de translation, le mouvement peut s’effectuer séquentiellement de sorte que l’ensemble plateau-objet 45 se déplace selon un premier mouvement périodique ayant une première direction de translation, et par la suite, l’ensemble plateau-objet 45 se déplace selon un deuxième mouvement périodique ayant une deuxième direction de translation, qui est indépendante avec la première direction de translation. Le mouvement périodique pourrait, alternativement, être unique selon les deux directions indépendantes de translation, c’est-à-dire s’effectuer simultanément selon deux directions indépendantes de translation. Dans le cas où il y a deux directions de translation, sans rotation (i.e. translation pure), n’importe quel point de l’objet effectue une trajectoire de courbe plane fermée, comme par exemple un cercle.

Le mouvement périodique peut être de translation pure selon une direction, de translation pure selon plusieurs directions indépendantes, ou encore une combinaison de translation(s) et rotation(s), aussi bien en tant que mouvement simultané ou séquentiel (exemple : translation dans une première direction, suivie d’une autre translation dans une deuxième direction). Les mouvements de rotations peuvent être utiles pour calculer des caractéristiques inertielles autres que la masse et la position du centre de gravité.

Ainsi, selon un mode de réalisation, le mouvement de l’ensemble plateau-objet 45 comporte simultanément des mouvements périodiques de translations et de rotation de façon à mesurer simultanément non seulement la masse et position du centre de gravité grâce aux mouvements de translations, mais aussi la matrice d’inertie de l’objet grâce, de plus, aux mouvements de rotation. Dans ce cas il est préférable que les différentes composantes du mouvement (translation et rotation) se fassent selon des fonctions temporelles périodiques indépendantes. Des fonctions temporelles sont indépendantes si aucune ne peut s’exprimer comme combinaison linéaire des autres. Dans le cas de fonctions périodiques, des fonctions de périodes différentes sont indépendantes et deux fonctions de même période mais qui ne sont pas en phase ou en opposition de phase sont également indépendantes. Par exemple l’ensemble des fonction du temps t suivantes: sin(kl.t), cos(kl.t), sin(k2.t), cos(k2.t), sin(k3.t), cos(k3.t) constitue un ensemble de fonctions temporelles indépendantes si les valeurs de k1, k2 et k3 sont différentes. Ainsi, en animant les six composantes de translation et de rotation selon chacune de ces six fonctions, on définit un mouvement complexe du plateau. Si les coefficients k1, k2 et k3 sont des multiples d’un même coefficient k, ce mouvement complexe est lui-même périodique. Dans ce mode de réalisation le torseur des efforts est préférablement enregistré à des intervalles de temps réguliers au cours du mouvement. Cet intervalle de temps est préférablement au moins quatre fois inférieur à la plus petite des périodes des fonctions temporelles indépendantes. Également le procédé de calcul des masse, position du centre de gravité et matrice d’inertie comprend de préférence un filtrage de l’enregistrement du torseur des efforts suivant les six fonctions temporelles indépendantes et le calcul des caractéristiques inertielles correspondant à chaque composante. Dans ce mode de réalisation il peut aussi être avantageux de choisir les valeurs de k1, k2 et k3 multiples d’une même valeur k de telle sorte que les coefficients multiplicateurs soient tous inférieurs ou égaux à 15. On peut par exemple choisir comme coefficients multiplicateur 4, 5 et 6 ou bien 10, 12 et 15.

Il est possible d’utiliser les dispositifs et méthodes décrites ci-dessus dans des conditions instationnaires. Pour mesurer la masse et/ou la position du centre de gravité de l’objet dans des conditions instationnaires, type sur un véhicule (sur un navire par exemple), les fréquences des mouvements périodiques sont choisies pour être suffisamment éloignées de celle du mouvement instationnaire, c’est-à-dire en dehors de la bande de fréquence des mouvements du véhicule. Dans ce cas, les mesures du torseur des efforts sont filtrées pour n’exploiter que les composantes sur les fréquences choisies.

Pendant le (ou les) mouvement périodique, au moins un capteur 125 (resp. 49) mesure au moins une composante de la force subie par l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) (ou par le plateau 113 (resp. 43) si celui est à vide pendant l’étape de calibration) pour au moins un point de mesure d’une période du mouvement périodique. Ledit au moins un capteur 125 (resp. 49) pourrait mesurer pour deux, trois, quatre etc. points de mesure. Une plus grande quantité de point de mesure tend à améliorer la précision des calculs. Ainsi, selon la ou les caractéristiques inertielles calculées, le type de mouvement, le type d’information mesurée par le (ou les) capteur ainsi que le nombre de points de mesure par période peuvent varier.

Ainsi, pour la détermination de la position du centre de gravité de l’objet, le dispositif d’actionnement 119 (resp. 50) imprime à l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) au moins un mouvement périodique se décomposant selon au moins deux directions indépendantes de translation, et au moins un capteur 125 (resp. 49) mesure le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) pour au moins deux points de mesure d’une période du mouvement périodique.

Dans le cas d’au moins un mouvement périodique ayant au moins deux directions indépendantes de translation, si le mouvement périodique est effectué selon les deux directions indépendantes en même temps (par exemple si le plateau décrit une courbe fermée, comme un cercle), au moins deux points de mesure sont relevés par période. Et si le mouvement périodique est effectué selon les deux directions indépendantes de façon séquentielle (mouvement périodique selon une première direction de translation puis mouvement périodique selon une deuxième direction de translation indépendante de la première direction), au moins un point de mesure est relevé pour chacune des périodes des deux mouvements périodiques de translation.

Ainsi, selon ce mode de réalisation, à la place de l’étape 162, la méthode 160 comprendrait une étape 162a et une étape 162b. À l’étape 162a, l’on actionne le dispositif d’actionnement de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) un premier mouvement périodique selon une première direction de translation et le (ou les) capteur 125 (resp. 49) mesure le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) pour au moins un premier point de mesure d’une période du mouvement périodique. Ensuite à l’étape 162b, on actionne le dispositif d’actionnement de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) un deuxième mouvement périodique selon une deuxième direction de translation, la deuxième direction de translation étant indépendante avec la première direction de translation, et le (ou les) capteur 125 (resp. 49) mesure le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) pour au moins un deuxième point de mesure d’une période du mouvement périodique.

Pour la détermination de la masse de l’objet, le dispositif d’actionnement 119 (resp. 50) imprime à l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) au moins un mouvement périodique ayant au moins une direction de translation, et au moins un capteur 125 (resp. 49) mesure au moins une composante d’une force subie par l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) dans une même direction que ladite direction de translation pour au moins un point de mesure d’une période du mouvement périodique. Pour le calcul de la masse, l’accélération de l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) audit au moins un point de mesure est pris en compte.

À l’étape 164, l’unité de calcul 126 (resp. 52) calcule au moins une caractéristique inertielle de l’objet 114 (resp. 44) à partir de la mesure faite par le ou les capteurs. Si la caractéristique inertielle recherchée est la position du centre de gravité de l’objet 114 (resp. 44), le torseur des efforts pris aux au moins deux points de mesure (ceux obtenu lors du mouvement combiné selon les deux directions indépendantes, ou bien les au moins premier et deuxième points de mesure obtenus lors du mouvement consécutif selon la première et deuxième direction) est calculé. Une étape de calibration préalable permet de déduire le torseur des efforts du plateau 113 (resp. 43) à vide, pour le soustraire au torseur des efforts mesuré par les capteurs 125 (resp. 49) lorsque l’objet 114 (resp. 44) repose sur le plateau 113 (resp. 43) et forme l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45).

Si l’on désigne par (Fx, Fy, Fz) et (Mx, My, Mz) les composantes respectives des forces et des moments enregistrés suivant les axes de référence du plateau (x, y z) et par (Gx, Gy, Gz) les coordonnées du centre de gravité dans les mêmes axes, il existe les relations suivantes entre ces éléments :

Mx = Gy.Fz - Gz.Fy

My = Gz.Fx - Gx.Fz

Mz = Gx.Fy - Gy.Fx

Il est bien connu qu’une seule mesure du torseur (Fx, Fy, Fz) ; (Mx, My, Mz) ne suffit pas à déterminer complètement (Gx, Gy, Gz) mais seulement la projection dans un plan perpendiculaire au vecteur (Fx, Fy, Fz). Deux mesures du torseur avec des efforts dans des directions différentes permettent de calculer complètement (Gx, Gy, Gz). Si on dispose d’un plus grand nombre de mesures, une méthode de type « moindres carrés » permet de calculer les valeurs de (Gx, Gy, Gz) qui correspondent le mieux à l’ensemble des mesures.

Si de plus, l’accélération de l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) pendant le mouvement périodique est connue, une masse de l’objet 114 (ou 44) peut être calculée. En effet, la masse est le rapport entre la force mesurée et la composante de l’accélération du centre de gravité dans la même direction que la force. Pour le calcul de la masse, la connaissance d’une composante d’une force subie par l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) dans une même direction que la direction de translation pour un point de mesure est suffisante. L’accélération peut être calculée, selon un mode de réalisation, en prenant la mesure de la vitesse l’ensemble plateau-objet 115 (resp. 45) pour au moins un point de mesure. L’accélération sera alors le rapport entre le carré de la vitesse du plateau et le rayon de courbure d’une trajectoire du mouvement périodique au point de mesure.

D’autres caractéristiques inertielles peuvent aussi être déduites de ces mesures, comme par exemple une partie ou l’ensemble de la matrice d’inertie de l’objet 114 (ou 44). En effet, chaque colonne de la matrice d’inertie est le rapport entre les moments mesurés et l’accélération angulaire autour de l’axe correspondant.

Lorsque l’on a effectué une première mesure d’un objet, il se peut que des capteurs d’efforts ne soient sollicités que dans une faible plage de leur domaine de mesure. Dans ce cas, en utilisant le fait que ces efforts sont proportionnels à la courbure de la trajectoire et au carré de la vitesse le long de celle-ci, il est possible de déterminer une nouvelle vitesse et/ou une nouvelle trajectoire de façon optimiser l’utilisation des capteurs d’efforts et améliorer ainsi la précision de mesure. En effet, le fait de pouvoir choisir les accélérations appliquées à l'objet permet de lui appliquer des efforts qui sont indépendants de son poids et qui utilisent aussi largement que possible la capacité de mesure des capteurs. Par exemple, si une vitesse est bien adaptée pour un objet d'une certaine masse, on obtiendra des efforts du même ordre de grandeur avec un objet neuf fois plus léger en augmentant la vitesse d'un facteur 3. Cette disposition permet d'étendre la gamme des objets que l'on peut mesurer avec un même appareil en optimisant la précision de mesure. Ainsi, dans une première étape, on actionnerait le dispositif d’actionnement et on mesurerait le (les) efforts (s) subis par l’ensemble plateau-objet (45, 115) tel que décrit précédemment. Si le (les) effort (s) mesurés ne couvrent qu’une partie mineure de la capacité du (des) capteurs d’efforts (par exemple, moins de 50%), une étape d’ajustement sera faite. L’étape d’ajustement consistera en la détermination d’un nouveau couple vitesse du plateau-dimension de la trajectoire afin d’augmenter les efforts et donc la précision des données mesurées par le(les) capteurs, avant de calculer ladite au moins une caractéristique inertielle de l’objet dans une deuxième étape. La détermination d’un nouveau couple vitesse du plateau-dimension de la trajectoire pourra se faire par la détermination d’une nouvelle vitesse seulement, ou d’une nouvelle trajectoire seulement (par exemple une plus grande trajectoire), ou par la détermination conjointe d’une nouvelle vitesse et d’une nouvelle trajectoire.

Grace à la méthode et au dispositif ci-dessous, il est possible de déterminer rapidement des caractéristiques inertielles d’un objet. L’objet est mis en mouvement suivant un mouvement périodique prédéfini de façon continue sans passer par plusieurs positions statiques. Le mouvement périodique tel que défini ci-dessus permet de plus une simplification du processus et une amélioration de la précision dans les mesures de la masse et/ou le centre de gravité de l’objet. D’autre part, contrairement aux méthodes de pesage, la méthode cidessus permet d’obtenir la masse de l’objet dans des conditions hors pesanteur ou dans un véhicule en mouvement.

La description ci-dessus est destinée à n'être qu'un exemple, et l'homme du métier reconnaîtra que des modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits sans sortir du cadre de l'invention divulguée. D'autres modifications qui entrent dans le cadre de la présente apparaîtront à l'homme du métier à la lumière d'une révision de cette description et de telles modifications sont censées entrer dans les revendications annexées.

NOMENCLATURE

Tourelle hexapode 40

Base 42

Plateau 43

Objet 44

Ensemble plateau-objet 45

Vérins 46

Extrémités inférieures 48

Extrémités supérieures 47

Capteurs 49

Dispositif d’actionnement 50

Actionneur 51

Unité de calcul 52

Unité de commande 54

Tourelle hexapode 110

Base 112

Plateau 113

Objet 114

Ensemble plateau-objet 115

Bielle 116

Extrémité supérieure 117 de la bielle 116

Extrémité inférieure 118 de la bielle 116

Dispositif d’actionnement 119

Dispositif d’entrainement 120

Actionneur 121

Module de commande 122

Roue d’engrenage centrale 123

Roues d’engrenage périphériques 124 Capteurs 125

Unité de calcul 126

Module de communication 127

Module de calcul 128

Procédé 160

Etapes 162, 162a, 162b, 164

Claims

1. Procédé (160) de détermination d’au moins une caractéristique inertielle d’un objet (44,

114) utilisant un dispositif (40, 110) comprenant un plateau (43, 113) sur lequel l’objet y repose formant ainsi un ensemble plateau-objet (45, 115) solidaire, l’ensemble plateau-objet (45, 115) étant mis en mouvement par un dispositif d’actionnement (50, 119), le procédé (160) comprenant une étape d’actionnement et une étape de calcul, l’étape d’actionnement comprenant :

- Actionner le dispositif d’actionnement (50, 119) de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet (45, 115) au moins un mouvement périodique selon au moins une direction de translation, et mesurer par au moins un capteur (125, 49) au moins une composante d’une force subie par l’ensemble plateau-objet (45, 115) dans une même direction que ladite au moins une direction de translation pour au moins un point de mesure d’une période du mouvement périodique du plateau (43, 113) ; et l’étape de calcul comprenant :

- Calculer par une unité de calcul ladite au moins une caractéristique inertielle de l’objet à partir de la mesure de ladite au moins une composante de la force subie par l’ensemble plateau-objet (45, 115) audit au moins un point de mesure, ladite au moins une caractéristique inertielle comprenant une masse de l’objet et/ou une position du centre de gravité de l’objet.

2. Procédé (160) selon la revendication 1, dans lequel l’étape d’actionnement comprend :

- Actionner le dispositif d’actionnement (50, 119) de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet (45, 115) au moins un mouvement périodique selon au moins deux directions indépendantes de translation, et mesurer par ledit au moins un capteur (125, 49) le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet (45, 115) pour au moins deux points de mesure d’une période du mouvement périodique ; et l’étape de calcul comprend :

Calculer par l’unité de calcul (126, 52) la position du centre de gravité de l’objet à partir de la mesure du torseur des efforts de l’ensemble plateau-objet (45, 115) auxdits au moins deux points de mesure.

3. Procédé (160) selon la revendication 1, dans lequel le calcul de la masse dans l’étape de calcul comprend une prise en compte d’une accélération de l’ensemble plateau-objet (45,

115) audit au moins un point de mesure.

4. Procédé (160) selon la revendication 1, dans lequel l’étape d’actionnement comprend:

- calculer par l’unité de calcul (126, 52) au moins la position du centre de gravité de l’objet à partir de la mesure du torseur des efforts de l’ensemble plateau-objet (45, 115) auxdits au moins deux points de mesure, et calculer par l’unité de calcul la masse de l’objet à partir de la mesure du torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet (45, 115) et d’une accélération de l’ensemble plateau-objet (45, 115) auxdits au moins deux points de mesure.

5. Procédé (160) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l’accélération de l’ensemble plateau-objet (45, 115) est déterminée par au moins un accéléromètre.

6. Procédé (160) selon la revendication 3 ou 4, dans lequel l'accélération de l’ensemble plateau-objet est calculée en effectuant un rapport entre un carré d’une vitesse de l’ensemble plateau-objet et un rayon de courbure d’une trajectoire d’un point de l’objet.

7. Procédé (160) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape d’actionnement comprend:

filtrer le torseur des efforts et extraire une composante du torseur des efforts en phase avec une accélération de l’ensemble plateau-objet (45, 115), avant ladite au moins une caractéristique inertielle de l’objet.

8. Procédé (160) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape d’actionnement comprend :

- Actionner le dispositif d’actionnement (50, 119) de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet (45, 115) un premier mouvement périodique selon une unique première direction de translation, et mesurer par ledit au moins un capteur (125, 49) le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet (45, 115) pour au moins un premier point de mesure d’une période du premier mouvement périodique ;

- Actionner le dispositif d’actionnement (50, 119) de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet (45, 115) un deuxième mouvement périodique ayant une unique deuxième direction de translation, la deuxième direction de translation étant indépendante de la première direction de translation, et mesurer par ledit au moins un capteur (125, 49) le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet (45, 115) pour au moins un deuxième point de mesure d’une période du deuxième mouvement périodique ; et dans lequel l’étape de calcul comprend :

- Calculer par ladite unité de calcul la position du centre de gravité de l’objet (44, 114) à partir de la mesure du torseur des efforts de l’ensemble plateau-objet (45, 115) auxdits au moins un premier et deuxième points de mesure.

9. Procédé (160) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’étape d’actionnement comprend :

- Actionner le dispositif d’actionnement (50, 119) de manière à imprimer à l’ensemble plateau-objet (45, 115) un unique mouvement périodique ayant au moins deux directions indépendantes de translation et mesurer par ledit au moins un capteur (125, 49) le torseur des efforts subis par l’ensemble plateau-objet (45, 115) pour lesdits au moins deux points de mesure d’une période du mouvement périodique.

10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1-7, 9, dans lequel une trajectoire de chacun des points de l’ensemble plateau-objet est une trajectoire circulaire.

11. Procédé (160) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel lesdits au moins un ou deux points de mesure comprend au moins quatre points par période du mouvement périodique.

12. Procédé (160) selon l’une des revendications 1-7 et 9-11, dans lequel le dispositif d’actionnement (119) comprend six bielles (116) ayant chacune une extrémité supérieure (117) connectée au plateau et une extrémité inférieure (118) mobile connectée au dispositif d’actionnement (120) connectant mécaniquement les bielles (116) entre elles, l’extrémité supérieure (117) et l’extrémité inférieure (118) de chaque bielle (116) ayant de façon combinée au moins cinq degrés de liberté, et l’étape d’actionnement comprend :

Mettre en mouvement les extrémités inférieures (118) des bielles (116) par un unique actionneur (121) agissant en entraînant le dispositif d’actionnement (120) de manière à imprimer au plateau (113) le mouvement périodique ayant lesdites au moins deux directions indépendantes de translation via la connexion mécanique des bielles (116).

13. Procédé (160) selon l’une des revendications 1 à 11, dans lequel le dispositif d’actionnement (50) comprend six vérins (46) ayant chacun une extrémité supérieure (47) connectée au plateau et une extrémité inférieure (48) fixe, le dispositif d’actionnement (50) comprenant six actionneurs (51) associés respectivement aux vérins (46) de façon à faire varier une longueur des vérins par une unité de commande (54), l’extrémité supérieure (47) et l’extrémité inférieure (48) de chaque vérin (46) ayant de façon combinée au moins cinq degrés de liberté, et l’étape d’actionnement comprenant :

Faire varier la longueur des vérins (46) par ladite unité de commande (54) de manière à imprimer au plateau (43) le mouvement périodique ayant au moins une direction de translation.

14. Dispositif (40, 110) pour la détermination d’au moins une caractéristique inertielle d’un objet (114, 44), le dispositif (40, 110) comprenant :

un plateau (43, 113) adapté à recevoir l’objet (44, 114) ;

six supports (116, 46) ayant chacun une extrémité supérieure (117, 47) connectée au plateau (43, 113) et une extrémité inférieure (118, 48), l’extrémité supérieure (117, 48) et l’extrémité inférieure (118, 48) de chaque support (116, 46) ayant de façon combinée au moins cinq degrés de liberté ;

un dispositif d’actionnement (50, 119) connecté aux six supports (116, 46) adapté pour imprimer un mouvement périodique au plateau (43, 113), le mouvement périodique ayant au moins au moins une direction de translation ;

au moins un capteur (125, 49) mesurant au moins une composante d’une force subie par le plateau (43, 113) dans une même direction que ladite direction de translation ; et une unité de calcul (126, 52) configurée pour déterminer ladite au moins une caractéristique inertielle de l’objet à partir de la mesure de l’effort audit au moins un point de mesure, ladite au moins une caractéristique inertielle comprenant au moins une masse de l’objet (114, 44) et/ou une position du centre de gravité de l’objet (114, 44).

15. Dispositif (110) selon la revendication 14, dans lequel les six supports sont des bielles (16) ; et le dispositif d’actionnement (119) comprend un dispositif d’entrainement (120) connectant mécaniquement les extrémités inférieures (118) des bielles (116) de façon à les mettre en mouvement, le dispositif d’entrainement (120) étant commandé par un unique actionneur (121) du dispositif d’actionnement (119) ; et le dispositif d’actionnement (119) est adapté pour imprimer un mouvement périodique au plateau (43, 113), le mouvement périodique ayant au moins deux directions de translation.

16. Dispositif (110) selon la revendication 15, dans lequel le dispositif d’entrainement (120) inclut :

une roue d’engrenage centrale (123) adaptée à être mise en rotation par l’actionneur (121), et six roues d’engrenage périphériques (124) engrenées sur la roue d’engrenage centrale (123), les six roues d’engrenages périphériques (124) ayant un diamètre commun, et les six bielles (116) ont leur extrémité inferieure (118) connectée respectivement de façon excentrique à chacune desdites six roues d’engrenage périphériques (124), la connexion excentrique étant telle que les rayons excentriques sont parallèles entre eux.

17. Dispositif (40) selon la revendication 14, dans lequel les six supports sont six vérins (46) et le dispositif d’actionnement (50) inclut six actionneurs (51), un par vérin (46), pour contrôler une longueur des vérins (46).