FR3104695A1 - Installation de localisation d’impacts à plaque interactive munie de transducteurs et son procédé de fabrication - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F41J5/056—Switch actuation by hit-generated mechanical vibration of the target body, e.g. using shock or vibration transducers
Abstract
Cette installation (20) de localisation d’impacts comporte une plaque interactive (22) apte à faire propager des ondes mécaniques progressives à partir d’un impact (P), présentant une face avant de réception d’impacts. Elle comporte en outre au moins trois transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) disposés et répartis contre la face avant ou une face arrière de la plaque interactive (22), conçus pour capter les ondes mécaniques progressives se propageant dans la plaque interactive et les transformer en signaux électriques, et une unité centrale électronique (24), reliée aux transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) pour recevoir leurs signaux électriques, programmée pour localiser l’impact (P) dans la plaque interactive (22) par une analyse des signaux électriques reçus. Les transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) sont disposés contre la face avant ou la face arrière de la plaque interactive (22) par pression sans fixation contre elle. Figure pour l’abrégé : Fig. 1
Description
La présente invention concerne une installation de localisation d’impacts à plaque interactive munie de transducteurs permettant cette localisation d’impacts par une analyse des signaux électriques qu’ils transmettent. Elle concerne également un procédé de fabrication d’une telle installation.
Elle est notamment toute indiquée pour une application de tir ludique ou sportif.
L'invention s’applique ainsi plus particulièrement à une installation de localisation d’impacts comportant:
- une plaque interactive apte à faire propager des ondes mécaniques progressives à partir d’un impact, présentant une face avant de réception d’impacts;
- au moins trois transducteurs disposés et répartis contre la face avant ou une face arrière de la plaque interactive, conçus pour capter les ondes mécaniques progressives se propageant dans la plaque interactive et les transformer en signaux électriques; et
- une unité centrale électronique, reliée aux transducteurs pour recevoir leurs signaux électriques, programmée pour localiser l’impact dans la plaque interactive par une analyse des signaux électriques reçus.
Une installation de ce type fait par exemple l’objet des brevets FR 3056780 B1 et FR 3070080 B1. La technologie mise en œuvre, basée sur une fixation et un positionnement précis des transducteurs et sur une analyse de différences de temps de propagation des ondes mécaniques progressives issues d’un impact vers les transducteurs à partir d’instants de détection de l’impact identifiés de façon robuste dans les signaux électriques, permet la localisation précise souhaitée pour des applications de tir ludique ou sportif. C’est cette technologie qui est mise en œuvre par la société Sport Quantum dans ses produits «SQ10».
Mais la répétition de tirs sur une plaque d’impact interactive dans une même zone est susceptible de provoquer à terme une déformation de la plaque par enfoncement local qui nuit à la propagation des ondes et donc à la précision de la mesure. Plus la déformation est importante, plus les erreurs de mesures sont importantes. Cette déformation est en outre fonction de l’énergie d’impact et du nombre d’impacts reçus par unité de surface. C’est donc un problème particulièrement sensible pour des applications de tir sportif dans lesquelles les utilisateurs sont généralement des tireurs expérimentés. Les impacts sont alors puissants et souvent localisés dans des surfaces très réduites autour du centre de visée.
Une première solution pourrait être de considérer la plaque interactive comme un dispositif consommable à remplacer régulièrement. Mais son coût peut être relativement important compte tenu de la fixation et du positionnement précis des transducteurs sur l’une de ses faces avant ou arrière.
Une autre solution proposée par la société Sport Quantum pour ses produits «SQ10» consiste à incliner la plaque interactive selon un ou plusieurs axes librement choisis pour la protéger contre les impacts de trop forte puissance ou énergie. En effet, plus l’inclinaison est élevée par rapport au plan orthogonal à l’axe de visée et/ou de tir souhaité, plus l’énergie d’impact est réduite par déviation de la trajectoire du projectile sans l’arrêter, ce qui a pour effet d’augmenter la résistance de la plaque interactive aux fortes puissances/énergies et donc sa durée de vie. Mais cette solution, présentée dans le brevet FR 3067103 B1, ne fait que retarder le remplacement nécessaire de la plaque et cela n’est pas pleinement satisfaisant.
Une autre solution également proposée par la société Sport Quantum pour ses produits «SQ10» consiste à déplacer la représentation de cible destinée à être affichée dans un plan de la plaque interactive pour répartir, tout au moins dans la zone centrale de la plaque interactive, les impacts reçus par unité de surface. Cette autre solution, également présentée dans le brevet FR 3067103 B1, ne fait, elle aussi, que retarder le remplacement nécessaire de la plaque et cela n’est pas non plus pleinement satisfaisant. Elle nécessite en outre des moyens mécaniques ou électroniques de déplacement de la représentation de cible. Enfin, elle est en pratique insatisfaisante parce qu’un tireur expérimenté remarquera le changement de position du visuel pendant une série de tirs. Cela nécessite alors qu’il se déplace physiquement pour suivre ce changement de position et ce n’est pas idéal pour assurer un suivi de ses performances.
Une autre solution également proposée par la société Sport Quantum pour ses produits «SQ10» consiste à ajouter une plaque supplémentaire de protection, placée devant la plaque interactive équipée de capteurs. Cette plaque de protection peut être considérée comme un dispositif consommable à remplacer régulièrement puisqu’elle n’est pas elle-même munie de capteurs. Mais il est à la fois nécessaire d’assurer une bonne transmission de l’impact de la plaque de protection vers la plaque interactive sans distorsion du lieu de l’impact et de permettre aisément une désolidarisation des deux plaques lorsque la plaque de protection doit être remplacée. Ces deux exigences sont difficiles à concilier.
Il peut ainsi être souhaité de prévoir une installation de localisation d’impacts qui permette de s’affranchir d’au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
Il est donc proposé une installation de localisation d’impacts comportant:
- une plaque interactive apte à faire propager des ondes mécaniques progressives à partir d’un impact, présentant une face avant de réception d’impacts;
- au moins trois transducteurs disposés et répartis contre la face avant ou une face arrière de la plaque interactive, conçus pour capter les ondes mécaniques progressives se propageant dans la plaque interactive et les transformer en signaux électriques; et
- une unité centrale électronique, reliée aux transducteurs pour recevoir leurs signaux électriques, programmée pour localiser l’impact dans la plaque interactive par une analyse des signaux électriques reçus;
Ainsi, la plaque interactive elle-même peut être considérée comme un consommable remplaçable à moindres coûts puisqu’elle devient facile à désolidariser des transducteurs.
De façon optionnelle, une installation de localisation d’impacts selon l’invention peut comporter:
- un support de plaque en vis-à-vis duquel est disposée à distance la face arrière de la plaque interactive à l’aide d’éléments d’entretoise fixés au support de plaque; et
- des moyens de pression des transducteurs contre la face avant ou la face arrière de la plaque interactive au moins en partie fixés au support de plaque.
De façon optionnelle également, les moyens de pression comportent des éléments aimantés ou à moyens de rappel.
De façon optionnelle également:
- les éléments d’entretoise comportent des boulons de fixation de la plaque interactive au support de plaque, disposés en périphérie de la plaque interactive en dehors d’une zone de réception des impacts;
- les transducteurs sont disposés à distance des éléments d’entretoise en périphérie de la plaque interactive en dehors de la zone de réception des impacts; et
- les moyens de pression des transducteurs contre la face avant ou la face arrière de la plaque interactive sont fixés au support de plaque et sont à moyens de rappel.
De façon optionnelle également, les moyens de pression comportent des ressorts-plaques flexibles fixés à l’avant ou à l’arrière du support de plaque, porteurs des transducteurs à travers des trous de passages formés dans le support de plaque et les pressant contre la face arrière de la plaque interactive.
De façon optionnelle également:
- les moyens de pression comportent des aimants fixés au support de plaque, disposés en périphérie de la plaque interactive en dehors d’une zone de réception des impacts; et
- les transducteurs sont disposés de manière à être pressés contre la face avant ou la face arrière de la plaque interactive à l’aide au moins de ces aimants.
De façon optionnelle également, les moyens de pression des transducteurs comportent en outre des aimants supplémentaires disposés en face avant de la plaque interactive et en vis-à-vis des aimants fixés au support de plaque.
De façon optionnelle également, les éléments d’entretoise comportent au moins en partie les transducteurs ou les aimants fixés au support de plaque.
De façon optionnelle également, un élément de couplage acoustique s’interpose entre chaque transducteur et la plaque interactive.
Il est en outre proposé un procédé de fabrication d’une installation de localisation d’impacts selon l’invention, comportant les étapes suivantes:
- détermination d’un point central de positionnement de chaque transducteur contre la face avant ou arrière de la plaque interactive;
- positionnement par pression sans fixation de chaque transducteur autour de son point central de positionnement, chaque transducteur présentant une couche conductrice inférieure formant une première électrode par laquelle il est positionné par pression sans fixation contre la face avant ou arrière de la plaque interactive, une couche intermédiaire piézoélectrique et une couche conductrice supérieure au moins partiellement libre destinée à former une deuxième électrode; puis
- suite au positionnement par pression sans fixation de chaque transducteur, usinage de la couche conductrice supérieure d’au moins l’un des transducteurs à l’aide d’une machine-outil au moins jusqu’à la couche intermédiaire piézoélectrique de ce transducteur pour former la deuxième électrode de ce transducteur en la centrant autour de son point central de positionnement en tant que portion de couche conductrice supérieure aménagée dans la couche conductrice supérieure.
L’invention sera mieux comprise à l’aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels:
L’installation 20 de localisation d’impacts, représentée schématiquement sur la figure 1 en vue de face, comporte une plaque interactive 22 apte à faire propager des ondes mécaniques progressives à partir d’un impact P, et un dispositif de localisation de tout impact contre cette plaque interactive 22. C’est la face avant de réception des impacts de la plaque interactive 22 qui est visible sur la figure 1.
Le dispositif de localisation comporte:
- quatre transducteurs PTA, PTB, PTCet PTDdisposés et répartis contre une face arrière de la plaque interactive 22, plus précisément aux milieux respectifs des quatre bords du rectangle qu’elle forme, conçus pour capter les ondes mécaniques progressives se propageant dans la plaque interactive 22 et les transformer en signaux électriques; et
- une unité centrale électronique 24, reliée aux transducteurs PTA, PTB, PTCet PTDpour recevoir leurs signaux électriques, programmée pour localiser l’impact P dans la plaque interactive 22 par une analyse des signaux électriques reçus, par exemple une analyse de différences de temps de propagation des ondes mécaniques progressives issues de l’impact P vers les transducteurs PTA, PTB, PTCet PTDsur la base d’instants de détection de l’impact P identifiés dans les signaux électriques reçus.
On notera que, de façon générale, la plaque interactive 22 est quelconque, pas nécessairement rectangulaire. Le nombre de transducteurs est également quelconque, au minimum égal à trois pour permettre une localisation par analyse des différences de temps de propagation comme par exemple enseigné dans le document précité FR 3056780 B1. Ils peuvent en variante être disposés contre la face avant de la plaque interactive 22.
La plaque interactive 22 présente une zone de réception d’impacts. Cette zone recouvre par exemple une partie de sa surface entourée par les transducteurs et comporte une représentation de cible 26 visible par un utilisateur pour une application de tir ludique ou sportif. La représentation de cible 26 peut être dessinée ou gravée directement sur la face avant de la plaque interactive 22. Elle peut aussi en variante être dessinée ou gravée sur un support, feuille ou plaque supplémentaire, disposé contre cette face avant.
Dans l’état de la technique, les transducteurs sont toujours fixés contre la plaque interactive, généralement rigidement fixés par collage, par exemple à l’aide d’une colle époxy.
Mais conformément à la présente invention et à l’exemple non limitatif de la figure 1, les transducteurs PTA, PTB, PTCet PTDsont disposés contre la face arrière de la plaque interactive 22 par pression sans fixation contre elle et donc,a fortiori, sans fixation rigide par collage. Pour ce faire, des moyens de pression 28A, 28B, 28Cet 28Dsont respectivement placés derrière les transducteurs PTA, PTB, PTCet PTDet fixés à l’arrière de la plaque interactive 22, directement ou indirectement, pour y plaquer ces derniers. Il est alors facile de désolidariser la plaque interactive 22 des transducteurs, notamment pour la remplacer lorsqu’elle arrive en fin de vie, en ôtant la fixation des moyens de pression.
Comme illustré en vue de côté sur la figure 2, l’installation 20 de localisation d’impacts comporte des moyens F1, F2, F3et F4de disposition de la plaque interactive 22 en vis-à-vis et à distance d’un support de plaque 30. Ces moyens F1, F2, F3et F4comportent d’une façon générale des éléments d’entretoise fixés au support de plaque 30. Dans le mode de réalisation particulier des figures 1 et 2, ils remplissent une fonction de fixation. Pour cela, ils comportent des boulons de fixation de la plaque interactive 22 au support de plaque 30, disposés en périphérie de la plaque interactive 22 en dehors de la zone de réception des impacts. Ils sont plus précisément disposés aux quatre coins du rectangle que forme la plaque interactive 22, à distance des transducteurs. Pour chacun d’eux, le boulon formé d’un système à vis et écrou 321, 322, 323ou 324assure une fonction de serrage mécanique de la plaque interactive 22 contre le support de plaque 30 et une rondelle 341, 342, 343ou 344disposée autour de la vis entre la plaque interactive 22 et le support de plaque 30 assure la fonction d’entretoise.
Le nombre de systèmes à vis, écrous et entretoises est également quelconque, sachant qu’il doita minimaassurer le positionnement à distance défini précédemment. Comme illustré sur la figure 1, on notera que les moyens de fixation F1, F2, F3et F4sont avantageusement disposés à l’extérieur du polygone formé par les transducteurs pour perturber le moins possible la propagation des ondes mécaniques progressives à détecter.
La figure 2 montre en outre que les moyens de pression 28A, 28B, 28Cet 28Dsont par exemple des moyens de rappel fixés par boulonnage sur le support de plaque 30, notamment de simples plaques flexibles précontraintes pressant les transducteurs PTA, PTB, PTCet PTDcontre la face arrière de la plaque interactive 22. Il est bien sûr pour cela nécessaire de prévoir autant de trous de passages dans le support de plaque 30 que de transducteurs destinés à les traverser. Seuls les deux transducteurs latéraux PTB, PTDet leurs moyens de pression associés 28B, 28Dsont illustrés sur la figure 2, par simple souci de clarté de la figure, les deux autres transducteurs PTA, PTCétant essentiellement dissimulés par les moyens de fixation F1, F2d’une part et F3, F4d’autre part.
Selon une première variante de réalisation de la disposition de l’un quelconque des transducteurs PTA, PTB, PTC, PTDpar pression contre la face arrière de la plaque interactive 22 de l’installation des figures 1 et 2, la figure 3 illustre en coupe ce transducteur, noté PT, monté sur un support mécanique cylindrique creux 36 à épaulement traversant un trou correspondant du support de plaque 30. La collerette du support mécanique 36 créée par son épaulement forme une embase destinée à recevoir le transducteur PT. La base opposée du support mécanique 36 subit la pression d’un ressort-plaque 28 flexible précontraint fixé sur la face arrière du support de plaque 30. Ce ressort-plaque 28 est lui-même avantageusement troué en son centre pour ouvrir un accès à la face arrière du transducteur PT par l’intérieur du support mécanique cylindrique creux 36. Cet accès permet de réaliser un traitement par usinage qui sera détaillé en référence à la figure 18. On notera que le ressort-plaque 28 est déformé vers l’arrière au-delà de la face arrière du support de plaque 20, ce qui présente un certain encombrement.
Selon une deuxième variante de réalisation de la disposition du transducteur PT par pression contre la face arrière de la plaque interactive 22 de l’installation des figures 1 et 2, la figure 4 illustre en coupe ce transducteur PT monté sur le support mécanique cylindrique creux 36 dont la base subit la pression du ressort-plaque 28 précontraint. Mais cette fois-ci, le ressort-plaque 28 est fixé sur la face avant du support de plaque 30. Il est donc situé dans l’espace créé par entretoise entre la plaque interactive 22 et le support de plaque 30. Sa déformation de précontrainte permettant d’exercer la pression souhaitée sur la base du support mécanique 36 s’étend dans le trou correspondant du support de plaque 30 sans s’étendre au-delà de sa face arrière, ce qui présente un encombrement réduit par rapport à la disposition de la figure 3.
Plusieurs exemples possibles de ressorts-plaques 28, convenant pour l’installation des figures 1 et 2 selon l’une quelconque des variantes 3 et 4, sont illustrés sur la figure 5.
Selon un modèle A de la figure 5, le ressort-plaque 28 peut prendre la forme d’une roue flexible à moyeu creux de plus grande épaisseur, à rayons et à couronne extérieure muni de trous de fixation au support de plaque 30.
Selon un modèle B de la figure 5, le ressort-plaque 28 peut prendre la forme d’une simple plaque rectangulaire flexible trouée en son centre, munie à ses deux extrémités de trous supplémentaires de fixation au support de plaque 30. C’est la configuration qui correspond à l’illustration de la figure 1.
Selon un modèle C de la figure 5, le ressort-plaque 28 peut prendre la forme d’une croix flexible à quatre branches, trouée en son centre et munie à ses quatre extrémités de trous supplémentaires de fixation au support de plaque 30.
Selon un modèle D de la figure 5, le ressort-plaque 28 peut prendre la forme d’une croix flexible à six branches, trouée en son centre et munie à ses six extrémités de trous supplémentaires de fixation au support de plaque 30.
Selon un modèle E de la figure 5, le ressort-plaque 28 peut prendre la forme d’une structure flexible en trèfle à quatre feuilles creuses, trouée en son centre, munie aux extrémités de ses quatre feuilles de trous supplémentaires de fixation au support de plaque 30.
Selon un modèle F de la figure 5, le ressort-plaque 28 peut prendre la forme d’une structure flexible en trèfle à trois feuilles creuses, trouée en son centre, munie aux extrémités de ses trois feuilles de trous supplémentaires de fixation au support de plaque 30.
Selon un modèle G de la figure 5, le ressort-plaque 28 peut prendre la forme d’une structure flexible en trèfle à six feuilles creuses, trouée en son centre, munie aux extrémités de ses six feuilles de trous supplémentaires de fixation au support de plaque 30.
Selon un modèle H de la figure 5, le ressort-plaque 28 peut prendre la forme d’une structure flexible en trèfle à trois feuilles creuses méandrées, trouée en son centre, munie aux extrémités de ses trois feuilles de trous supplémentaires de fixation au support de plaque 30.
Selon un modèle I de la figure 5, le ressort-plaque 28 peut prendre la forme d’une structure flexible en trèfle à six feuilles creuses méandrées, trouée en son centre, munie aux extrémités de ses six feuilles de trous supplémentaires de fixation au support de plaque 30.
Toutes les configurations de la figure 5 sont adaptées aux variantes des figures 3 et 4. Bien d’autres configurations plus ou moins complexes sont en outre envisageables.
Les figures 6 et 7 illustrent respectivement de face et de côté un exemple concret d’installation 20 de localisation d’impacts conforme à la disposition des fixations F1, F2, F3, F4et transducteurs PTA, PTB, PTC, PTDde la figure 1 dans laquelle les transducteurs PTA, PTB, PTC, PTDsont plus précisément pressés contre la face arrière de la plaque interactive 22 selon la première variante de la figure 3 et à l’aide de ressorts-plaques 28A, 28B, 28C, 28Dde configuration G en trèfle à six feuilles creuses de la figure 5. Il apparaît clairement sur la figure 7 que cette variante présente un certain encombrement, et éventuellement même une certaine fragilité, à l’arrière du support de plaque 30, à cause des ressorts-plaques 28A, 28B, 28C, 28Dexposés donc vulnérables.
Les figures 8 et 9 illustrent respectivement de face et de côté un exemple concret d’installation 20 de localisation d’impacts conforme à la disposition des fixations F1, F2, F3, F4et transducteurs PTA, PTB, PTC, PTDde la figure 1 dans laquelle les transducteurs PTA, PTB, PTC, PTDsont plus précisément pressés contre la face arrière de la plaque interactive 22 selon la deuxième variante de la figure 4 et à l’aide de ressorts-plaques 28A, 28B, 28C, 28Dde configuration A en roue à moyeu de la figure 5. Il apparaît clairement sur la figure 9 que cette variante présente un encombrement réduit et une meilleure robustesse puisque plus rien ne dépasse de la face arrière du support de plaque 30.
Selon un perfectionnement possible illustré en vue de côté sur la figure 10, un cadre 38 porteur d’un support 40 de représentation de cible 26 est ajouté et rapporté en périphérie contre la face avant de la plaque interactive 22. Il est de dimensions extérieures identiques à celles de la plaque interactive 22 et masque élégamment les fixations F1, F2, F3, F4et transducteurs PTA, PTB, PTC, PTD. Sa tranche intérieure est par exemple munie d’un dispositif d’éclairage décoratif 42 à diodes électroluminescentes. Le support 40 est par exemple en papier ou carton.
Une autre variante de réalisation de la disposition de l’un quelconque des transducteurs PTA, PTB, PTC, PTD, noté PT, par pression contre la face arrière de la plaque interactive 22 de l’installation des figures 1 et 2 est illustrée en coupe sur la figure 4. Le transducteur PT est monté sur le support mécanique cylindrique creux 36 dont la base traverse un trou correspondant du support de plaque 30, est filetée et couronnée d’un écrou destiné à prendre appui contre la face arrière du support de plaque 30. Ce qui distingue cette variante des deux premières des figures 3 et 4 c’est un simple ressort hélicoïdal de compression 44 entourant le support mécanique 36 sous sa collerette. Il prend appui contre la face avant du support de plaque 30, autour du trou correspondant, et contre l’épaulement de la collerette du support mécanique 36. Il assure ainsi la pression du transducteur PT contre la face arrière de la plaque interactive 22.
On notera que selon le premier mode de réalisation des figures 1 à 11 dans lequel les moyens de pression sont à moyens de rappel des transducteurs contre la plaque interactive 22, cette dernière est susceptible de se déformer légèrement à cause de la pression exercée localement par ces moyens de rappel. C’est la raison pour laquelle dans certaines applications où elle doit rester précisément plane, il peut être opportun de l’envisager dans un matériau rigide tel que de l’acier plutôt que du plastique. Dans ces situations-là, il peut être avisé de protéger la plaque interactive en acier contre la rouille, par exemple en la recouvrant au moins partiellement d’une couche en silicone, d’une couche de peinture, d’une couche d’oxyde ou autre.
Les figures 12 à 17 illustrent en coupes partielles un autre mode de réalisation possible d’une installation 20 de localisation d’impact conforme à la présente invention. Dans ce deuxième mode de réalisation, les éléments d’entretoise et de maintien de la plaque interactive 22 contre le support de plaque 30 sont confondus avec les moyens de pression des transducteurs contre la face arrière de la plaque interactive 22. Par ailleurs, ces moyens de pression sont réalisés à l’aide d’éléments aimantés. La vue partielle des figures 12 à 17 ne représente donc que le voisinage d’un transducteur PT quelconque puisque cela permet également d’illustrer ses moyens de pression contre la plaque interactive 22 et les éléments d’entretoise correspondants, ainsi que d’étendre cet enseignement aux autres transducteurs de l’installation 20.
Dans chacune de ces figures, le transducteur PT est détaillé: il présente une couche conductrice inférieure 46, par exemple un disque en laiton, formant une première électrode par laquelle il est positionné par pression sans fixation contre la face arrière de la surface interactive 22, une couche intermédiaire de céramique piézoélectrique 48 et une couche conductrice supérieure 50, par exemple un disque en argent, au moins partiellement libre, c’est-à-dire accessible pour un éventuel traitement par usinage, destinée à former une deuxième électrode.
Selon la variante de la figure 12, un premier aimant annulaire 52 est collé, par exemple à l’aide de fines couches de colle époxy, sur la face avant du support de plaque 30 et sur la face arrière de la première électrode 46 dont le diamètre est plus large que celui de la couche intermédiaire piézoélectrique 48 et de la deuxième électrode 50 du transducteur PT. Ce diamètre commun des couches 48 et 50 est quant à lui inférieur ou égal à celui du trou correspondant formé dans le support de plaque 30. Un deuxième aimant annulaire 54 est plaqué contre la face avant de la plaque interactive 22 en vis-à-vis du premier aimant annulaire 52. Ainsi, l’attraction magnétique que s’exercent mutuellement les deux aimants annulaires 52 et 54 réalise la fonction de pression souhaitée de la première électrode 46 du transducteur PT contre la face arrière de la plaque interactive 22 ainsi que la fonction de maintien de la plaque interactive 22 contre le support de plaque 30. De plus, le premier aimant annulaire 52, les fines couches de colle époxy et la première électrode 46 du transducteur PT réalisent la fonction d’entretoise souhaitée.
On notera que la pression exercée par les aimants dans le deuxième mode de réalisation de l’invention n’est pas susceptible de déformer la plaque interactive 22, de sorte que celle-ci peut sans problème être envisagée dans un matériau plastique el que du polycarbonate ou autre.
La variante de la figure 13 est identique à celle de la figure 12 si ce n’est que le deuxième aimant annulaire 54 est remplacé par un disque aimanté 54’ de même diamètre.
La variante de la figure 14 est identique à celles des figures 12 et 13 si ce n’est que la plaque interactive 22 est conçue dans un matériau ferromagnétique attiré par le premier aimant annulaire 52, par exemple de l’acier, de sorte que le deuxième aimant annulaire 54 ou en forme de disque 54’ est inutile et peut être supprimé.
La variante de la figure 15 est identique à celle de la figure 12 si ce n’est qu’un élément de couplage acoustique 56 s’interpose entre la plaque interactive 22 et la première électrode 46 du transducteur PT. Il peut s’agir par exemple d’une couche d’huile de silicone ou d’une couche de silicone élastomère.
La variante de la figure 16 est identique à celle de la figure 15 si ce n’est que le premier aimant annulaire 52 est collé contre la face arrière du support de plaque 30 et que la première électrode 46 du transducteur PT est collée contre la face avant du support de plaque 30. Cela permet de rapprocher la plaque interactive 22 de son support 30.
Enfin, la variante de la figure 17 est identique à celle de la figure 16, si ce n’est que le premier aimant annulaire 52 vient se loger intégralement dans un lamage creusé à partir de la face arrière du support de plaque 30 autour du trou permettant l’accès à la deuxième électrode 50. Cela permet d’obtenir une installation 20 particulièrement fine et compacte.
D’autres variantes sont envisageables, notamment en procédant à d’autres combinaisons possibles des éléments des figures 12 à 17.
La fonction des trous d’accès aux transducteurs, creusés dans le support de plaque 30 et le cas échéant dans les supports mécaniques 36, va maintenant être clarifiée en référence aux étapes de procédé de la figure 18. Il s’agit d’un procédé de fabrication de l’installation 20 de localisation d’impacts selon l’un ou l’une quelconque des modes ou variantes de réalisation des figures 1 à 17. Ce procédé est basé sur l’enseignement du brevet FR 3070080 B1.
Au cours d’une première étape 100, les quatre transducteurs piézoélectriques PTA, PTB, PTCet PTDsont obtenus: par fabrication ou achat. Aucune contrainte particulière n’est imposée sur leur conception. Chaque transducteur piézoélectrique présente, comme illustré sur les figures 12 à 17 et comme applicable aux figures 1 à 11, la couche conductrice inférieure 46 formant sa première électrode par laquelle il est disposé contre la plaque interactive 22, la couche intermédiaire piézoélectrique 48 et la couche conductrice supérieure libre 50 destinée à former sa deuxième électrode.
Au cours d’une étape suivante 102, chacun des quatre transducteurs piézoélectriques PTA, PTB, PTCet PTDest disposé et pressé, par sa couche conductrice inférieure 46, contre la plaque interactive 22 à l’aide des moyens de pression correspondants. A cet effet, un point central de positionnement est précisément et préalablement déterminé pour chaque transducteur PT sur la plaque interactive 22. Les techniques de marquage actuellement connues permettent de positionner un tel point central avec une précision à l’échelle du micromètre. Ensuite, chaque transducteur piézoélectrique PT est positionné par pression sans fixation autour de son point central de positionnement, sans ajustement précis particulier. A l’issue de cette étape 102, la disposition de chaque transducteur PT peut être examinée pour vérifier s’il est correctement centré au vu des exigences de précision.
Au cours d’une étape suivante 104, chaque transducteur piézoélectrique PT qui n’est pas correctement centré, ou par défaut chacun des quatre transducteurs piézoélectriques PTA, PTB, PTCet PTDsi cette vérification n’a pas été faite à l’issue de l’étape 102, est placé face à une pointe d’usinage d’une machine-outil. Sa couche conductrice supérieure libre 50 est alors usinée au moins jusqu’à sa couche intermédiaire piézoélectrique 48 pour former la deuxième électrode de ce transducteur piézoélectrique PT en la centrant autour du point central en tant que portion de couche conductrice supérieure aménagée dans la couche conductrice supérieure libre 50. Le transducteur piézoélectrique PT ainsi usiné est alors fonctionnellement centré sur son point central de positionnement comme expliqué dans le brevet FR 3070080 B1.
Au cours d’une dernière étape 106, la première électrode constituée de la couche conductrice inférieure 46 et la deuxième électrode constituée de la portion de couche conductrice supérieure 50 formée par usinage sont raccordées électriquement, par exemple par soudure de fils conducteurs, l’une à la masse (ou borne -), l’autre à l’unité centrale électronique 24 (ou borne +), pour un traitement des signaux fournis par le transducteur piézoélectrique usiné PT.
Il apparaît clairement qu’une installation de localisation d’impacts telle que l’une de celles décrites précédemment est à plaque interactive facilement remplaçable et à moindres frais.
On notera par ailleurs que l’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation et variantes décrits précédemment.
Notamment, dans le deuxième mode de réalisation illustré par les figures 12 à 17, chaque ensemble constitué d’un premier aimant 52 et/ou d’un transducteur PT peut être fixé au support de plaque 30 à l’aide d’une structure flexible de rappel, telle que l’une de celles envisagées dans le premier mode de réalisation, pour permettre de plaquer plus sûrement cet ensemble contre la plaque interactive 22 de manière à compenser certaines imprécisions éventuelles de fabrication ou de disposition. Plus précisément, dans les figures 12 à 16 c’est le premier aimant 52 de l’ensemble qui peut être fixé au support de plaque 30 par la structure flexible de rappel, alors que dans la figure 17 c’est directement le transducteur PT.
Il apparaîtra plus généralement à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans la présentation détaillée de l’invention qui est faite précédemment, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant l’invention aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.
Claims (10)
- Installation (20) de localisation d’impacts comportant:
- une plaque interactive (22) apte à faire propager des ondes mécaniques progressives à partir d’un impact (P), présentant une face avant de réception d’impacts;
- au moins trois transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) disposés et répartis contre la face avant ou une face arrière de la plaque interactive (22), conçus pour capter les ondes mécaniques progressives se propageant dans la plaque interactive et les transformer en signaux électriques; et
- une unité centrale électronique (24), reliée aux transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) pour recevoir leurs signaux électriques, programmée pour localiser l’impact (P) dans la plaque interactive (22) par une analyse des signaux électriques reçus;
- Installation (20) de localisation d’impacts selon la revendication 1, comportant:
- un support de plaque (30) en vis-à-vis duquel est disposée à distance la face arrière de la plaque interactive (22) à l’aide d’éléments d’entretoise (F1, F2, F3, F4; 46, 52) fixés au support de plaque (30); et
- des moyens (28A, 28B, 28C, 28D ; 52, 54, 54’) de pression des transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) contre la face avant ou la face arrière de la plaque interactive (22) au moins en partie fixés au support de plaque (30).
- Installation (20) de localisation d’impacts selon la revendication 2, dans laquelle les moyens de pression (28A, 28B, 28C, 28D ; 52, 54, 54’) comportent des éléments aimantés (52, 54, 54’) ou à moyens de rappel (28A, 28B, 28C, 28D).
- Installation (20) de localisation d’impacts selon la revendication 3, dans laquelle:
- les éléments d’entretoise (F1, F2, F3, F4) comportent des boulons (321, 322, 323, 324) de fixation de la plaque interactive (22) au support de plaque (30), disposés en périphérie de la plaque interactive (22) en dehors d’une zone de réception des impacts;
- les transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) sont disposés à distance des éléments d’entretoise (F1, F2, F3, F4) en périphérie de la plaque interactive (22) en dehors de la zone de réception des impacts; et
- les moyens (28A, 28B, 28C, 28D) de pression des transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) contre la face avant ou la face arrière de la plaque interactive (22) sont fixés au support de plaque (30) et sont à moyens de rappel.
- Installation (20) de localisation d’impacts selon la revendication 4, dans laquelle les moyens de pression (28A, 28B, 28C, 28D) comportent des ressorts-plaques flexibles (A, B, C, D, E, F, G, H, I) fixés à l’avant ou à l’arrière du support de plaque (30), porteurs des transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) à travers des trous de passages formés dans le support de plaque (30) et les pressant contre la face arrière de la plaque interactive (22).
- Installation (20) de localisation d’impacts selon la revendication 3, dans laquelle:
- les moyens de pression (52, 54, 54’) comportent des aimants (52) fixés au support de plaque (30), disposés en périphérie de la plaque interactive (22) en dehors d’une zone de réception des impacts; et
- les transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) sont disposés de manière à être pressés contre la face avant ou la face arrière de la plaque interactive (22) à l’aide au moins de ces aimants (52).
- Installation (20) de localisation d’impacts selon la revendication 6, dans laquelle les moyens de pression (52, 54, 54’) des transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) comportent en outre des aimants supplémentaires (54, 54’) disposés en face avant de la plaque interactive (22) et en vis-à-vis des aimants (52) fixés au support de plaque (30).
- Installation (20) de localisation d’impacts selon la revendication 6 ou 7, dans laquelle les éléments d’entretoise comportent au moins en partie les transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) ou les aimants (52) fixés au support de plaque (30).
- Installation (20) de localisation d’impacts selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle un élément de couplage acoustique (56) s’interpose entre chaque transducteur (PT) et la plaque interactive (22).
- Procédé de fabrication d’une installation (20) de localisation d’impacts selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, comportant les étapes suivantes:
- détermination (102) d’un point central de positionnement de chaque transducteur (PTA, PTB, PTC, PTD) contre la face avant ou arrière de la plaque interactive (22);
- positionnement (102) par pression sans fixation de chaque transducteur (PTA, PTB, PTC, PTD) autour de son point central de positionnement, chaque transducteur présentant une couche conductrice inférieure (46) formant une première électrode par laquelle il est positionné par pression sans fixation contre la face avant ou arrière de la plaque interactive (22), une couche intermédiaire piézoélectrique (48) et une couche conductrice supérieure (50) au moins partiellement libre destinée à former une deuxième électrode; puis
- suite au positionnement par pression sans fixation de chaque transducteur, usinage (104) de la couche conductrice supérieure (50) d’au moins l’un des transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) à l’aide d’une machine-outil au moins jusqu’à la couche intermédiaire piézoélectrique (48) de ce transducteur pour former la deuxième électrode de ce transducteur en la centrant autour de son point central de positionnement en tant que portion de couche conductrice supérieure aménagée dans la couche conductrice supérieure.
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