Capteur 3 axes pour banc d’essai de frottement en laboratoire

Client

Ce projet concerne un laboratoire d’essais mécaniques spécialisé dans la caractérisation des matériaux et des revêtements. Ses activités couvrent des secteurs industriels exigeants comme l’aéronautique, l’automobile ou les équipements médicaux, où la mesure précise des forces de frottement est critique pour valider la durabilité et les performances des composants. Le laboratoire utilise des bancs d’essai dédiés, soumis à des protocoles normalisés pour garantir la répétabilité et la traçabilité des résultats.

Problématique et challenges

Le client rencontrait deux limitations majeures avec son système existant, basé sur deux capteurs mono-axe :

• Complexité de mise en œuvre : L’utilisation de deux capteurs distincts (un pour les efforts horizontaux, un pour l’effort vertical) nécessitait un alignement mécanique précis et un traitement logiciel synchronisé, source d’erreurs et de temps de configuration accru.
• Limites de mesure : Impossible de capturer simultanément les trois composantes de force (X, Y, Z) avec une seule acquisition, ce qui faussait l’analyse des phénomènes de frottement multidirectionnels (ex. : glissement latéral ou efforts combinés).
• Objectifs techniques :
  • Simplifier l’architecture en remplaçant les deux capteurs par une solution unique.
  • Améliorer la précision avec une mesure synchronisée des 3 axes (±0,1 % de la pleine échelle).
  • Automatiser l’acquisition via une interface compatible avec les outils de traitement existants (export CSV, visualisation temps réel).

Solution PM Instrumentation

PM Instrumentation a proposé une solution clé en main centrée sur :

• Le capteur K3D40 : Un capteur de force 3 axes (plage 2 N à 50 N) installé entre le bras du banc d’essai et l’échantillon testé. Sa conception compacte (∅40 mm) et sa rigidité élevée minimisent les interférences mécaniques, tandis que sa sortie analogique différentielle garantit une immunité aux bruits électriques.
• Le module GSV-6T3 : Une électronique d’acquisition CAN Bus configurée pour :
  • Numériser les signaux des 3 axes avec une résolution 24 bits.
  • Transmettre les données en temps réel vers un PC via un câblage blindé, avec un débit adapté aux dynamiques du test (jusqu’à 1 kHz).
  • Intégrer le logiciel BlueDAQ (fourni) pour la visualisation graphique, l’enregistrement et l’export des données.
• Principe de fonctionnement : Le capteur K3D40 mesure les efforts avant/arrière (X), latéraux (Y) et verticaux (Z) appliqués sur l’échantillon lors de son déplacement sur le plateau. Les poids ajoutés sur le bras génèrent une force normale contrôlée (Z), tandis que le mouvement relatif produit les composantes X et Y. Les données brutes sont traitées par le GSV-6T3, puis affichées sous forme de courbes superposées pour une analyse corrélée.

Résultats obtenus et avantages clients

• Gain de temps : Réduction de 40 % du temps de préparation des essais grâce à l’élimination des réglages mécaniques et à la configuration logicielle simplifiée.
• Précision accrue : La mesure simultanée des 3 axes a permis de détecter des phénomènes de frottement asymétriques précédemment non identifiés, améliorant la fiabilité des rapports d’essai.
• Flexibilité : Le système supporte désormais des protocoles dynamiques (ex. : variations de vitesse ou de charge), avec une latence minimale (< 5 ms).
• Valeur ajoutée pour le client final : Le laboratoire peut désormais proposer des essais plus complets (ex. : analyse des couples de forces en temps réel), justifiant une tarification premium pour ses services.