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RÉSUMÉ
Pour aborder les capteurs de force, il faut s’intéresser à la détermination des actions mécaniques exercées sur un objet en mouvement ou au repos dans un référentiel donné, et donc aux notions de force, de couple, et de moment. Il est ainsi rappelé qu’une force est toute cause capable de modifier l’état de repos ou de mouvement d’un point matériel ou d’un solide rigide auquel elle est appliquée. Dans ce contexte, le rôle d’un capteur est de traduire la valeur de l’effort en une grandeur ou une indication exploitables. Selon le type de mesures à effectuer, différents principes de capteurs sont retenus. L’article s’attarde sur les capteurs à jauges de contrainte, ils représentent plus de 80% du marché des dynamomètres est constitué par les capteurs à jauges de contrainte.
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- GAMAC : Groupement pour l’avancement des méthodes d’analyse des contraintes (association loi 1901)
INTRODUCTION
Après un rappel des définitions formalisant les notions d'actions mécanique : force, couple, moment, cet article décrit les différents principes de capteurs utilisés pour la mesure des forces (ou efforts) et des couples.
Actuellement, plus de 80 % du marché des dynamomètres est constitué par les capteurs à jauges de contrainte. Ceux-ci seront donc étudiés plus longuement. En ce qui concerne le principe de mesure par jauges, le lecteur pourra se reporter aux articles Extensométrie et Capteurs à jauges extensométriques dans le présent traité.
Les capteurs destinés aux applications en robotique (tables dynamométriques, capteurs tactiles, etc.) ne sont pas traités ici, mais dans l'article Capteurs d'environnement en robotique : la perception des efforts dans le traité « Informatique industrielle » (rubrique « Robotique »).
Ce dossier est en 2 parties. La seconde traite de la mesure des couples et des systèmes de mesure multicomposants.
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Différents types de capteurs de monocomposante (de force et de couple)Article inclus dans l'offre
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3. Caractéristiques métrologiques des capteurs
Au moment du choix d’un capteur, les caractéristiques de celui-ci sont à examiner avec attention en fonction de l’utilisation envisagée.
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Par exemple, un capteur qui sera soumis à des variations de température pendant la phase de mesure devra avoir le moins de sensibilité possible vis-à-vis de la température, dont l’effet pourrait modifier le résultat. Il s’agit là d’une grandeur d’influence (la température), appelée ainsi en langage métrologique car le détecteur du capteur « confond » l’effet de la température avec celui de l’effort qu’il est censé mesurer.
Nous sommes là en présence d’une cause d’erreur très fréquente, que les constructeurs s’efforcent de minimiser en rendant leurs capteurs moins sensibles par la mise en place, à proximité du détecteur, d’un dispositif de compensation des effets thermiques. Il faut cependant, dans certaines applications, estimer les erreurs ayant les variations de température pour origine.
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Un autre exemple typique concerne les caractéristiques à demander à un capteur mesurant des efforts alternés. La réversibilité (absence d’hystérésis) est, dans ce cas, une donnée importante pour s’assurer que l’information délivrée est la même, que les mesures soient prélevées à effort croissant ou à effort décroissant. Il s’agit cette fois d’une caractéristique liée au comportement du corps d’épreuve et à la liaison corps d’épreuve-détecteur. C’est la raison pour laquelle, d’une part, les constructeurs sont particulièrement attentifs à la réalisation des corps d’épreuves (choix des métaux, usinage et traitements thermiques à leur faire subir), d’autre part, la qualité de la liaison entre le détecteur (jauges) et le corps d’épreuve est un point délicat. En effet, il importe que les jauges de contrainte, par exemple, soient entièrement collées au corps d’épreuve et que ce collage reste efficace dans le temps pour que l’information résultant des déformations du corps d’épreuve reste fidèle. Les erreurs dues à l’hystérésis sont décrites au paragraphe .
C’est sur les caractéristiques métrologiques que nous insisterons le plus et en particulier sur l’étendue...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ANDRE (G.) - Capteurs d'environnement en robotique. La perception des efforts - , 1991
-
(2) - MOREAU (M.R.) - Essais et moyens d'essais au laboratoire et dans l'industrie - Tec. et Doc. Lavoisier, 1982. ISBN 2-85206-147-3
-
(3) - COUETARD (Y.) - Caractérisation et étalonnage des dynamomètres à six composantes pour torseur associé à un système de force. - 2000.
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Guide to the expression of uncertainly measurement (norme allemande) - DIN V ENV 13005 - Juin 1999
-
Matériaux métalliques – Étalonnage des instruments de mesure de force utilisés pour la vérification des machines d'essais uniaxiaux - NF EN ISO 376 - Mars 2005
-
Safety of household and similar electrical appliances (norme allemande) - DIN VDE 0700-1/A6 - Décembre 1991
(liste non exhaustive)
-
Actel
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Ademva
-
AIMCO
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Ametek Lloyd
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Andilog
-
Atlas Copco Applications lndustrielles
-
Brauer Measureted
-
Dr Staiger Mohilo
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FGP Sensors et Instrumentation
-
Fischer
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Futek
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HBM
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Kistler
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KTR
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Magtrol
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MATRAFORM
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NBC Electronica
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