FR3014186A1 - Systeme de determination de la forme au moins partielle d'un objet tridimentionnel et procede correspondant. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un système (1) et un procédé de détermination de la forme au moins partielle d'un objet (2) tridimensionnel. Il comprend un organe (6) détecteur d'un champ de pressions agencé pour pouvoir y appliquer l'objet, des éléments (5) de connexion de l'organe détecteur avec des moyens (3) de calcul de la répartition des pressions mesurées pour en déduire ladite forme, lesdits moyens (3) de calcul et des moyens (9) applicateurs de l'objet sur l'organe détecteur avec une pression homogène. L'organe détecteur (6) comprend une pièce (14) munie d'une feuille (15) en matière plastique souple rendue solidaire d'une grille (16) de capteurs (17) de pression, la grille comprenant une couche intermédiaire de résistivité variable en fonction de la pression comportant une tranche en silicium microcristallin semi-conducteur d'épaisseur inférieure ou égale à 50 nano mètres.

Description

SYSTEME DE DETERMINATION DE LA FORME AU MOINS PARTIELLE D'UN OBJET TRIDIMENTIONNEL ET PROCEDE CORRESPONDANT La présente invention concerne un système de détermination de la forme au moins partielle d'un objet tridimensionnel par le biais d'un capteur externe. Elle concerne également un procédé mettant en 10 oeuvre un tel système. L'invention trouve une application particulièrement importante bien que non exclusive dans le domaine de la modélisation d'objet physique de forme complexe, notamment permettant la 15 détermination de formes à l'échelle micrométrique et par exemple applicable à la modélisation de la surface d'interface existant entre des pièces mobiles de formes complémentaires, par exemple dans le domaine dentaire. 20 Par forme complexe on entend ici la forme d'un objet présentant une surface externe comportant de nombreux accidents ou points singuliers (points d'inflexion, creux, bosses, La détermination de la forme au moins partielle 25 d'un objet tridimensionnel est quant-à-elle entendue ici comme l'obtention par la mesure, d'un ensemble de données numériques correspondant ou correspondant sensiblement au profil de l'interface du capteur et de l'objet à déterminer sur une hauteur déterminée. 30 Les données recueillies peuvent ainsi être traitées par des moyens de calculs tels qu'un ordinateur.

On connaît des dispositifs de prises d'empreintes par exemple par moulage. Ces dispositifs ne permettent pas d'obtenir une modélisation numérique, notamment en termes de résistance aux contraintes des données de surfaces relatives à l'objet. On connaît également des dispositifs de reconnaissance optique de forme mais ceux-ci sont peu précis aux petites dimensions. Ils sont de plus très sensibles aux conditions d'utilisations telles que la luminosité, le contraste entre l'objet et son fond et ne permettent qu'une modélisation limitée des valeurs, sans possibilité d'appréciation de forme complémentaire en contrainte l'une avec l'autre. On connaît également des dispositifs de reconnaissance électronique basés sur des résistances de matériaux particulières. Ceux-ci sont fabriqués suivant des techniques qui ne permettent pas d'obtenir des résolutions spatiales fiables (US 4 734 034, US 4 856 993, US 5 505 072, US 5 989 700).

L'invention se propose de résoudre notamment ces inconvénients en partant du principe de déterminer un profil en trois dimensions de l'espace à partir d'un ensemble de mesures en deux dimensions plus une dimension en pression, c'est-à-dire de mesurer des dimensions spatiales physiques (longueur, largeur, épaisseur) en mesurant des pressions à des emplacements identifiés dans l'espace. Plus précisément, à partir d'un capteur par exemple plan, on applique l'objet sur ledit capteur a un emplacement en x, y déterminé en exerçant une pression du côté opposé (au capteur). Il est alors possible de déterminer la troisième dimension (en z) car elle est corrélée à la pression existant au niveau (en x, y) du capteur. En acceptant de remplacer la mesure d'une donnée statique, comme la longueur, par une donnée 5 statistique comme la pression, qui de plus nécessite une surface de référence pour être mesurée, alors que l'on désire la mesure la plus fine possible, l'invention permet de réaliser avec un seul capteur plan une mesure tridimensionnelle précise de l'ordre 10 du micromètre, et ce avec un système ne nécessitant qu'un encombrement faible. Dans ce but, l'invention propose essentiellement un système de détermination de la forme au moins partielle d'un objet tridimensionnel, caractérisé en 15 ce qu'il comprend un organe détecteur d'un champ de pressions agencé pour pouvoir y appliquer l'objet, des éléments de connexion de l'organe détecteur avec des moyens de calcul de la répartition des pressions mesurées pour en déduire ladite forme, lesdits moyens 20 de calcul et des moyens applicateurs de l'objet sur l'organe détecteur avec une pression homogène, ledit organe détecteur comprenant une pièce munie d'une feuille en matière plastique souple rendue solidaire d'une grille de capteurs de pression, la dite grille 25 comprenant une couche intermédiaire de résistivité variable en fonction de la pression comportant une tranche en silicium microcristallin semi-conducteur d'épaisseur inférieure ou égale à 50 nano mètres. La souplesse intrinsèque du capteur et inhérente 30 du fait de sa faible épaisseur permet de déterminer la forme partielle de l'interface de deux objets sans perturber la mesure.

On notera que les couches et/ou tranches qui sont en général d'épaisseurs différentes entre elles sont par contre d'épaisseurs constantes ou sensiblement constantes.

Dans des modes de réalisation avantageux, on a par ailleurs et/ou de plus recours à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : la grille comporte une première couche comprenant un premier réseau d'électrodes métalliques 10 dites électrodes de ligne, généralement parallèles, de ladite deuxième couche intermédiaire, et d'une troisième couche comportant un second réseau d'électrodes métalliques dites électrodes de colonne, définissant des zones dites d'intersection avec les 15 électrodes de ligne pour former lesdits capteurs ; - le métal des électrodes est de l'aluminium ; - la première couche comprend plus de cent électrodes de ligne et la troisième couche plus de cinquante électrodes de colonne ; 20 - la première couche est d'épaisseur comprise entre 150 nm et 500 nm ; la couche intermédiaire est d'épaisseur comprise entre 80 nm et 250 nm ; l'épaisseur de la tranche étant inférieure à 30 nm ; la troisième couche est d'épaisseur comprise entre 25 350 nm et 700 nm ; - la grille comprend au moins 5000 capteurs adjacents les uns des autres, de section carrée inférieure ou égale à 600 micro mètres ; - la couche intermédiaire est formée par dépôt 30 plasma du silicium dopé sous une couche isolante ; - les éléments de connexion comprennent une broche de connexion avec la pièce support ; - les moyens de calcul comprennent des moyens agencés pour afficher dynamiquement sur un écran d'ordinateur la forme de l'objet en intégrant des données complémentaires.

L'invention propose également un procédé de mesure de la forme d'un objet tridimensionnel, caractérisé en ce qu'on applique l'objet sur un organe détecteur d'un champ de pressions connecté à des moyens de calcul, on mesure les pressions par le biais de l'organe détecteur muni d'une feuille en matière plastique souple collée à une grille de capteurs de pression comprenant au moins 5000 capteurs adjacents les uns des autres, de section carrée inférieure ou égale à 600 micro mètres, la dite grille comprenant une couche intermédiaire de résistivité variable en fonction de la pression, ladite couche intermédiaire comportant une tranche en silicium microcristallin semi-conducteur d'épaisseur inférieure ou égale à 50 nano mètres, et on calcule la forme à partir de la répartition des pressions mesurées. Avantageusement on affiche dynamiquement sur un écran d'ordinateur la forme de l'objet en intégrant des données complémentaires. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation donné ci-après à titre d'exemples non limitatifs. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent dans lesquels : La figure 1 est un schéma général d'un système de 30 mesure selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement décrit ici. La figure 2 est une vue agrandie en perspective éclatée et partielle de l'organe détecteur du système de la figure 1 (les proportions entre les différents éléments ne sont pas à l'échelle). Les figures 3A à 3D illustrent les étapes de réalisation d'un capteur de pression de l'organe de 5 détection de la figure 2 (en vue de dessus, et en coupe A-B). La figure 4 est une vue plan schématique partielle illustrant une grille de capteurs selon le mode de réalisation de l'invention plus particulièrement 10 décrit ici. La figure 4A montre une courbe expérimentale de mesure de la variation de l'intensité électrique en fonction de la déformation du capteur pour quatre dimensions de capteurs. 15 La figure 5 est une vue schématique de la carte d'acquisition appartenant aux éléments de connexion du système de la figure 1. La figure 6 est un organigramme simplifié montrant les étapes principales du procédé selon un mode de 20 réalisation de l'invention. Les figues 7A et 7B sont des représentations schématiques en coupe d'un objet appliqué selon deux pressions différentes sur l'organe détecteur. La figure 1 montre un système 1 de détermination 25 de la forme au moins partielle d'un objet 2 tridimensionnel. Le système 1 comprend des moyens 3 de calcul et de représentation graphique qui sont adaptés pour calculer une répartition de pressions mesurées et 30 pour en déduire une forme. Les moyens 3 comprennent un ordinateur 4 relié par des moyens 5 de connexion à un organe détecteur 6 d'un champ de pressions 7.

L'organe détecteur 6 est plan et disposé pour que l'on puisse y appliquer l'objet 2 par exemple en le posant sur sa surface supérieure 8 plane. Le système 1 comprend des moyens 9 applicateurs de 5 l'objet 2 sur l'organe détecteur 6, qui sont disposés à l'aplomb de celui-ci. Ces moyens 9 applicateurs exercent une force F sur un côté ou face 10 de l'objet, opposé à celui dont on souhaite déterminer la forme. Le côté 10 est agencé 10 pour être de forme complémentaire à la face de pression des moyens applicateurs, de façon à ce qu'il y ait une répartition homogène sur l'objet de la force exercée. Le côté 10 est par exemple formé par une surface plane. 15 Les moyens sont par exemple constitués d'un vérin (non représenté) muni d'une plaque horizontale 11 parallèle à la surface plane 8 de l'organe détecteur et agencée pour coopérer avec la surface plane du côté 10. 20 La pression obtenue est issue de la force F et est appliquée de façon homogène par les moyens 9 applicateurs sur l'objet. Elle est déterminée et contrôlée par les moyens de calcul (trait mixte 12). L'organe détecteur 6 repose quant à lui sur une 25 table 13 d'appui, fixe et adaptée pour permettre à l'organe capteur d'absorber la pression appliquée par les moyens 9 applicateurs, partiellement de façon mesurable (par exemple 95 %) ou en totalité. L'organe détecteur 6 se présente sous forme d'une 30 plaque ou pièce 14 plane, par exemple de forme parallélépipédique.

La plaque est par exemple de dimension 15 cm x 15 cm et dans l'exemple choisi ici d'épaisseur totale de l'ordre de 800 pm. Plus précisément en référence à la figure 2, la 5 pièce 14 comprend une feuille support 15 en matière plastique, par exemple en naphtalate de polyéthylène (PEN) souple, collée à une grille 16 de capteurs de pression 17. Par souple on entend une plaque capable d'accepter 10 des rayons de courbure inférieurs à 1,5 mm. La feuille support 15 est sensiblement parallélépipédique, de dimension de l'ordre de, ou inférieure à celle de la plaque. La pièce 14 comporte une couche fine 18, de 15 céramique, par exemple d'épaisseur de 100 micromètres, collée sur la feuille ou PEN 15, par exemple en nitrure de silicium et de dimensions égales à celles de la feuille 15. L'ensemble ainsi formé comporte sur le dessus, une 20 première couche 19 comprenant un premier réseau d'électrodes 20, 20', dites électrodes de ligne. Chaque électrode est un fil métallique par exemple de section rectangulaire aplatie, allongé, conducteur électrique par exemple en aluminium. 25 La largeur des électrodes est inférieure à 2 mm par exemple 0.5 mm et l'épaisseur est par exemple comprise entre 150 nm et 500 nm, par exemple entre 200 et 400, par exemple 300 nm. Le réseau d'électrodes est ainsi formé d'un 30 faisceau d'électrodes de ligne sensiblement parallèles entre elles, et espacées d'une largeur inférieure à 2 mm par exemple 0.25 mm.

Dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici, les électrodes de lignes sont en nombre supérieur à 100 par exemple 120 et fonctionnent par paire 20, 20'.

Des éléments conducteurs 21 et 22 sont également prévus et seront détaillés ci-après. Sur la première couche 19 d'électrodes de ligne est placée une couche intermédiaire 23. Cette couche intermédiaire 23 comprend une couche ou tranche 24 semi-conductrice de matériau piézoélectrique. Le matériau piézoélectrique est du silicium micro-cristallin semi-conducteur (dopé par exemple à l'arsenic). La tranche 24 recouvre avec une épaisseur sensiblement homogène comprise entre 30 nm et 100 nm les parties 25 associées au réseau d'électrodes de ligne et l'espace 26 entre elles, en formant un pont électrique entre lesdites parties qui sera détaillé ci-après.

L'espace entre deux paires d'électrodes de ligne 20, 20' ne comporte quant à lui pas de couche de matériau semi-conducteur. La couche intermédiaire 21 comprend de plus une couche 27 de matériau électriquement isolant par 25 dessus la couche semi-conductrice 24. Elle est de dimensions latérale et longitudinale égale à celle de la feuille plastique et d'une épaisseur maximale comprise entre 50 nm et 250 nm. Elle recouvre entièrement la première couche 19 30 d'électrodes 20, 20' et la couche semi-conductrice 24 sauf à des endroits déterminés 28 qui seront détaillés en référence aux figures 3A à 3D.

La couche intermédiaire 27 ainsi formée est de résistivité variable en fonction de la pression et/ou déformation qui lui est appliquée. L'organe détecteur 6 et plus précisément la pièce 14 comprend également, au-dessus de la couche intermédiaire 23, une troisième couche 29 comportant un second réseau d'électrodes métalliques dites électrodes de colonne 30. Les électrodes de colonne 30 sont par exemple 10 semblables aux électrodes de lignes mais disposés de manière à ce que la superposition desdits réseaux de ligne et de colonne forme une grille. Par exemple, les deux réseaux sont sensiblement orthogonaux entre eux définissant des zones dites 15 d'intersection avec les électrodes de ligne pour former les capteurs 17 de pression collée la plaque. Avantageusement une couche de protection 31 (trait mixte sur la figure 2), neutre (isolante) 20 vient combler les vides et protéger le dessus de la pièce 14 pour qu'elle présente une face plane 32 agencée pour coopérer avec l'objet mesuré. Les électrodes de colonnes sont d'une épaisseur comprise entre 400 nm et 600 nm et en nombre 25 supérieur à 40 par exemple 54. Le nombre de capteurs 17 étant égal au nombre d'intersections de la grille, dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici, celui-ci est supérieur à 4000 par exemple 6480. La grille 30 comprend donc au moins 5000 capteurs adjacents les uns des autres et, l'intersection étant orthogonale, la section des capteurs est carré et inférieure ou égale à 600 micro mètres.

Un procédé de fabrication de l'organe capteur selon un mode de réalisation de l'invention va maintenant être décrit en référence aux figures 3A à 3D.

Ce procédé comprend une première étape (figure 3A) de fourniture d'un premier substrat en polyimide sous forme de film plastique tel que ceux commercialisés par la société DuPont Teijin Films pour former la feuille support 15.

Celle-ci forme une plaque sensiblement parallélépipédique d'une section rectangulaire par exemple égale ou inférieure à 15 cm sur 15 cm et d'épaisseur inférieure à 125 pm par exemple inférieure à 50 pm (par exemple 10cm X 10 cm X 10pm).

Avantageusement la plaque est libérée de ses impuretés par nettoyage dans un bain ultrasonique avec de l'acétone et rincé avec de l'éthanol ou de » l'isopropanol de façon connue en elle-même. Il est ensuite réalisé une deuxième étape, de 20 dépôt de la couche de céramique 18 tel que du nitrure de silicium. Il s'agit par exemple d'un dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (acronyme PECVD en anglais). La phase gazeuse de la PECVD est constituée d'un mélange gazeux de 25 Tétrahydrure de silicium (SiH4) dit silane, d'azote (N2) et d'hydrogène (H2) et effectué à une température inférieure à 200°, par exemple 165°C. La couche de nitrure de silicium recherchée est d'une épaisseur inférieure à 100 nm par exemple de 50 30 nm. On effectue ensuite une troisième étape de dépôt, sur la couche céramique 18, du réseau ou couche d'électrodes de lignes 20, 20'.

Le dépôt est réalisé par lithographie à faisceau d'électrons ou par évaporation par effet Joule, pour créer les contacts métalliques de ligne sur une épaisseur de l'ordre de 300 nm.

Les contacts sont alors gravés par gravure humide. Par exemple, l'échantillon est immergé dans un bain chaud d'aluminium (environs 50 ° C) avec un agent de gravure comme de l'acide phosphorique (H3PO4) pendant un temps déterminé. Ce temps déterminé peut être de l'ordre de 2 à 3 minutes. L'échantillon est alors rincé sous l'eau distillée et séché sous flux gazeux de N2. Dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici, les contacts métalliques comprennent, une première électrode en ligne 20, une seconde électrode en ligne 20' parallèle à la première et un premier 21 et deuxième 22 plots de contact. Le premier plot de contact 21 est sensiblement parallélépipédique et orthogonal aux électrodes en 20 étant relié à la première électrode 20 et s'étend dans l'espace entre la paire 20, 20' d'électrodes. Au niveau de la portion d'extrémité du premier plot 21 se trouve le deuxième plot 22 de forme carrée. 25 La couche intermédiaire 23 est formée dans une quatrième étape (figure 3B et 3C). Le procédé de fabrication consiste en une sous-étape de dépôt de la couche piézoélectrique 24 de semi-conducteurs. 30 La couche piézoélectrique 24 recouvre entièrement les plots 21, 22 des électrodes de ligne et comble l'espace entre les deux plots 21 et 22 d'électrode d'une même paire.

Le dépôt s'effectue par PECVD, par exemple en déposant une épaisseur d'environs 130 nm de Nitrure de silicium microcristallins dopé en Arsenic (AsH4). Le procédé est à nouveau suivi d'une photo- lithographie. La gravure est faite par un procédé connu de l'homme du métier sous la dénomination de gravure ionique réactive (RIE) en utilisant l'hexafluorure de soufre plasma (SF6). La couche intermédiaire est ainsi formée par dépôt 10 plasma du silicium dopé sous une couche isolante. La seconde sous-étape de la formation de cette couche consiste quant à elle à déposer la couche de matériau électriquement isolant. Cette couche est d'une épaisseur maximale de 300 nm. 15 Cette couche va comporter des trous 28 traversant au droit des seconds plots 22 de la première couche de réseau d'électrodes de ligne. Le matériau isolant est par exemple de l'oxyde de silicium (SiO2). Il est déposé par exemple par 20 pulvérisation et est suivi d'une photolithographie. La gravure est faite par gravure ionique réactive RIE en utilisant du SF6. Dans une cinquième étape (figure 3D) on procède au dépôt de la couche, dite troisième couche, 25 d'électrodes de colonne 30, 30' par exemple de 500 nm d'épaisseur, en aluminium par évaporation par effet Joule, suivie d'une photo-lithographie pour créer les seconds contacts 22 métalliques de colonnes, en réseau orthogonal au réseau de lignes. 30 Le réseau est agencé de manière à ce que les lignes d'une paire d'électrodes de colonne 30 passent au droit du premier 21 et second 22 plots de contact.

L'une des électrodes de colonne 30 de la paire surplombe dans l'ordre une couche isolante 27, une couche piézoélectrique 24 et le premier plot de contact 21.

L'autre est au droit directement d'une couche piézoélectrique 24 et du second plot de contact 22. Ici encore une technique de gravure par voie humide est par exemple utilisée comme précédemment. Dans un mode de réalisation de l'invention l'ensemble précédemment obtenu subit un recuit thermique à faible température (par exemple inférieur à 200°C par exemple 180 ° C) pendant un temps déterminé, par exemple de 2 heures dans un four. Ceci améliore l'interface silicium microcristallin / aluminium, et augmente la conductivité d'un facteur supérieur à 1.5 voir 2. La figure 4 présente schématiquement un agencement de capteurs 17 de pression formant une partie de l'organe détecteur 6.

Dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici chaque électrode de ligne 20 est dédoublée par une électrode parallèle 20' déportée permettant une flexibilité de géométrie dans la formation de l'organe détecteur.

Les deux électrodes 20, 20'forment ainsi une paire d'électrodes. Chaque électrode de ligne (une par paire) et de colonne est connectée à une broche de connexion 33 connue en elle-même et montée sur la pièce support et 30 formant un élément de connexion. Pour une ligne ou une colonne donnée, il existe une unique broche 33 de connexion électrique.

Le principe électrique de la mesure va maintenant être décrit. Une tension électrique est par exemple appliquée entre une broche de ligne 20 et une broche de colonne 30. L'intensité du courant est mesurée à l'une des broches et est suivant la loi d'ohm fonction de la résistance électrique sur le parcours des électrons. Lorsqu'une pression est exercée sur un capteur de 10 pression, la géométrie de la couche piézoélectrique est modifiée et donc ses propriétés électriques dont sa résistivité. La mesure électrique peut être reliée à une donnée géométrique car le contact électrique ne peut se 15 faire entre ligne et colonne qu'au travers de la couche piézoélectrique et par les trous traversant de la couche isolante. La valeur de résistance électrique d'un tel matériau est modifiée lors d'une déformation physique 20 en suivant l'équation : * FG = AR/ RO Où AR est la variation de résistance électrique 25 entre la résistance initiale et la résistance finale, RO la résistance électrique initiale, FG le facteur de jauge (constante caractéristique du matériau piézoélectrique) et s (epsilon) la déformation du matériau, qui permet de faire le lien avec une 30 pression extérieure. Plus précisément, considérant les caractères prépondérants des modules de young du PEN et du nitrure de silicium (respectivement 270 GPa et 6,45 GPa) par rapport aux autres couches, le modèle précédemment décrit peut se rapporter à une couche de PEN en sandwich entre deux couches de nitrure de silicium. Les couches ayant par exemple et 5 respectivement 125pm, 550nm et 250nm d'épaisseur. Ainsi on obtient un modèle reliant la déformation et la résistance mesurée suivant la formule : Avec E : déformation du matériau d, dfl et df2 épaisseurs respectives du PEN et des couches de nitrure de Silicium 10 15 X - Yri ri 1 = ds, ,1 112 - ds Où Y, et Yf sont les modules d'Young du Substrat (Y5) i.e. 2,5GPa, et des couches de nitrure de Silicium (Yf) i.e. 270 GPa. 20 En choisissant cette limitation, les calculs d'association d'une pression à une différence de résistance mesurée sont simplifiés comme le montre le caractère linéaire du relevé expérimental de la 25 variation de courant en fonction de la déformation présentant toujours la même pente (figure 4A). En abscisse figure la contrainte epsilon en % et en ordonnée la variation relative du courant. Les quatre valeurs obtenues sont données en faisant 30 varier la largeur (W) pour la même longueur (L) ou l'inverse. Cette limitation permet d'obtenir une précision de mesure de l'ordre micrométrique. Dans le mode de réalisation plus particulièrement décrit ici, le dispositif comprend des moyens 5 5 d'acquisition (figure 5). Ces moyens d'acquisition comportent une carte 34 d'acquisition sur laquelle sont montés un module 35 de multiplexage/démultiplexage des informations issues des lignes 36 et des colonnes 37. 10 La carte comprend également des moyens 38 adaptateurs du signal électrique pour qu'il soit fournis à un convertisseur 39/40 analogie/numérique pour permettre le traitement par les moyens 3 de calcul, et un module 41 de communication de la carte 15 avec l'ordinateur 4. Chaque mesure de pression comporte deux mesures de résistivité, la première dite initiale sans pression appliquée à mesurer et la seconde avec la pression à mesurer appliquée sur l'objet. 20 A titre d'exemple la mesure de chaque capteur 17 peut s'effectuer selon le schéma suivant: - Par interrogation (sollicitation par application d'une tension aux broches correspondantes) aléatoire de n'importe quel capteur présent et ainsi de suite 25 jusqu'à ce que tous aient été interrogés. - par interrogation de tous les capteurs pour une colonne ou ligne fixée, jusqu'à ce que toutes les colonnes ou lignes aient été interrogées. Par interrogation d'une zone d'intérêt 30 particulière. On va maintenant décrire une prise de mesure et la détermination au moins partielle de la forme d'un objet tridimensionnel selon un mode de réalisation de l'invention en référence plus particulièrement aux figures 6, 7A et 7B. Dans une première étape 42, l'objet dont la détermination de la forme est recherchée, est placé 5 sur la plaque 14 de l'organe détecteur 6 horizontale en dessous des moyens 9 applicateurs. L'opérateur enclenche, par exemple via un ordinateur 4, le début de la détermination de la forme, se qui met en mouvement le vérin pour amener 10 la plaque 11 au contact de l'objet et exercer dessus une pression homogène. On réalise ensuite et/ou concomitamment à la descente du vérin une première passe (étape 43) des mesures de l'ensemble des capteurs et le résultat est 15 introduit dans une mémoire de l'ordinateur sous la forme par exemple de « Ligne 5 - colonne 27 - Initial - 28 (MD) Mégohms ». Puis le vérin (étape 44) exerce et maintient une pression déterminée de façon homogène sur le côté 10 20 de l'objet 2 avec lequel il est en contact. Les moyens 3 de calcul commandent alors (étape 45) une deuxième mesure de l'ensemble ou de certains capteurs de pression. Les résultats des mesures sont également 25 introduits dans la mémoire de l'ordinateur sous forme par exemple « Ligne 5 - colonne 27 - mesure 1 - 245 Q ohms ». Les moyens de calcul disposant des caractéristiques internes de l'organe détecteur 30 (notamment les épaisseurs et les modules de Young des matériaux) préalablement introduites dans l'ordinateur et disposant des différences de résistance entre les positions initiales et sous pression pour une paire de coordonnée (ligne/colonne) données, ils en déterminent alors la pression appliquée à la plaque pour chaque couple de coordonnées (étape 46).

Pour chaque coordonnée de l'espace dans le plan, les moyens de calcul associent alors en 47 une valeur de différence de résistance donc de pression et établissent donc un champ d'intensité de pression, avant d'afficher en 48 les résultats sur l'écran de l'ordinateur en utilisant des moyens logiciels de présentation des données connus en eux même. Chaque intensité de pression correspond à une intensité de déformation et pénétration de l'objet dans l'épaisseur de la plaque de détection.

Plus précisément et en référence aux figures 7A et 7B, on a représenté schématiquement les mesures permettant de déterminer le profil 49 de l'objet 2 pénétré dans la plaque 14. Si des portions 50 du profil restent en dehors de l'épaisseur de la plaque (figure 7A) alors il peut être exercé une pression plus importante (par exemple contrôlé par les moyens 3 de calcul) de manière à faire pénétrer une plus grande partie 51 de l'objet pour en déterminer la forme complète au niveau de l'interface (Figure 7B). La pression exercée (flèche 52) est agencée pour rester inférieure à une limite déterminée, notamment en regard de la résistance des matériaux de l'objet et du capteur et de la limite élastique de déformation des deux. Dans un mode de réalisation de l'invention, les moyens de calcul comprennent des moyens agencés pour afficher dynamiquement sur un écran d'ordinateur la forme de l'objet en intégrant des données complémentaires. La forme de l'objet apparaît directement à l'écran de l'utilisateur.

Egalement, la deuxième mesure de la pression (étape 45) peut être réitérée (test 53) , par exemple avec un taux de rafraichissement supérieur à 100 hz de manière a avoir une détermination dynamique de la forme de l'objet.

Comme il va de soi et comme il résulte également de ce qui précède, la présente invention ne se limite pas aux modes de réalisation plus particulièrement décrits. Elle en embrasse au contraire toutes les variantes et notamment celles où les moyens applicateur de pression sont conçus de forme sensiblement complémentaire à la face supérieure de l'objet qui n'est pas plane, ou sont formés par un doigt pousseur (intégrant ou non un gradient de pression par les moyens de calcul), qui est déplacé sur l'objet en s'adaptant en distance par rapport à la portion d'objet en vis à vis, celles où les couches de la couche intermédiaire sont inversées dans leur ordre d'empilement, celles où les électrodes ne forment pas des paires d'électrodes mais fonctionne en électrode unique, ou encore celle ou la plaque 14 est fabriquée avec un procédé différent.

Claims (11)

1. REVENDICATIONS1. Système (1) de détermination de la forme au moins partielle d'un objet (2) tridimensionnel, caractérisé en ce qu'il comprend un organe (6) détecteur d'un champ de pressions agencé pour pouvoir y appliquer l'objet, des éléments (5) de connexion de l'organe détecteur avec des moyens (3) de calcul de la répartition des pressions mesurées pour en déduire ladite forme, lesdits moyens (3) de calcul et des moyens (9) applicateurs de l'objet sur l'organe détecteur, ledit organe détecteur (6) comprenant une pièce (14) munie d'une feuille (15) en matière plastique souple rendue solidaire d'une grille (16) de capteurs (17) de pression, ladite grille comprenant une couche intermédiaire de résistivité variable en fonction de la pression comportant une tranche en silicium microcristallin semi-conducteur d'épaisseur inférieure ou égale à 50 nano mètres.
2. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille comporte une première couche (19) comprenant un premier réseau d'électrodes (20) métalliques dites électrodes de ligne, généralement parallèles, de ladite deuxième couche 25 intermédiaire, et d'une troisième couche comportant un second réseau d'électrodes (30) métalliques dites électrodes de colonne, définissant des zones dites d'intersection avec les électrodes de ligne pour former lesdits capteurs. 30
3. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le métal des électrodes est de l'aluminium.
4. 4. Système selon l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la première couche comprend plus de cent électrodes de ligne et la troisième couche plus de cinquante électrodes de colonne.
5. 5. Système selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la première couche est d'épaisseur comprise entre 150 nm et 500 nm, la couche intermédiaire est d'épaisseur comprise entre 80 nm et 250 nm, l'épaisseur de la tranche étant inférieure à 30 nm, et en ce que la troisième couche est d'épaisseur comprise entre 350 nm et 700 nm.
6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la grille comprend au moins 5000 capteurs adjacents les uns des autres, de section carrée inférieure ou égale à 600 micro mètres.
7. 7. Système selon l'une quelconque des 20 revendications précédentes, caractérisé en ce que la couche intermédiaire est formée par dépôt plasma du silicium dopé sous une couche isolante.
8. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les 25 éléments de connexion comprennent une broche de connexion avec la pièce support.
9. 9. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de calcul comprennent des moyens agencés pour 30 afficher dynamiquement sur un écran d'ordinateur la forme de l'objet en intégrant des données complémentaires.
10. 10. Procédé de mesure de la forme d'un objet tridimensionnel, caractérisé en ce qu'on applique l'objet sur un organe détecteur d'un champ de pressions connecté à des moyens de calcul, on mesure les pressions par le biais de l'organe détecteur muni d'une feuille en matière plastique souple collée à une grille de capteurs de pression comprenant au moins 5000 capteurs adjacents les uns des autres, de section carrée inférieure ou égale à 600 micro mètres, la dite grille comprenant une couche intermédiaire de résistivité variable en fonction de la pression, ladite couche intermédiaire comportant une tranche en silicium microcristallin semiconducteur d'épaisseur inférieure ou égale à 50 nano mètres, et on calcule la forme à partir de la répartition des pressions mesurées.
11. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on affiche dynamiquement sur un écran d'ordinateur la forme de l'objet en intégrant 20 des données complémentaires.