Quand précision rime avec fiabilité : comment Algra a relevé le défi de Trimos en matière d'IHM

Dans le domaine de la métrologie industrielle, chaque millimètre compte. Les appareils de mesure de précision de Trimos – l’un des fabricants les plus réputés au monde dans le domaine de la métrologie dimensionnelle – sont utilisés quotidiennement dans des environnements de production où une précision maximale et une fiabilité absolue ne sont pas de simples souhaits, mais des exigences techniques fondamentales. Mais si la précision de mesure de ces appareils ne fait aucun doute, un problème est apparu au quotidien dans le cadre du projet, à un niveau qui semble anodin à première vue : l’interface utilisateur.

La question de savoir comment un utilisateur interagit avec un appareil de mesure – quelle touche il appuie, comment l’appareil réagit à son contact – semble anodine. Elle ne l’est pas. C’est précisément dans les environnements industriels difficiles, où l’huile, la saleté, les copeaux métalliques et l’humidité font partie du quotidien, que l’IHM (interface homme-machine) constitue l’un des maillons faibles des concepts d’appareils conventionnels. Et c’est précisément là qu’intervient la collaboration entre Trimos et Algra.

La situation de départ : la technologie capacitive atteint ses limites

Les écrans tactiles et claviers tactiles capacitifs se sont imposés dans l’électronique grand public. Ils sont plats, réactifs, s’intègrent parfaitement aux surfaces des boîtiers et ont un aspect moderne. Il n’est donc pas étonnant qu’ils fassent de plus en plus leur apparition dans la construction d’appareils industriels.

Le problème : la technologie capacitive fonctionne parce qu’elle détecte la conductivité électrique du doigt humain. Cette propriété est en même temps son talon d’Achille. Dès qu’un utilisateur porte des gants de protection – une mesure courante et souvent obligatoire en milieu industriel –, l’interface capacitive perd son principe de fonctionnement. La saisie devient alors peu fiable, voire impossible.

À cela s’ajoutent les conditions environnementales : dans la métrologie de production, l’huile et les liquides de refroidissement sont omniprésents. Les surfaces souillées modifient le champ électrique auquel réagissent les capteurs capacitifs. Cela entraîne des saisies erronées, des activations indésirables ou une défaillance totale de l’interface. Les interférences électromagnétiques (EMI) constituent également un véritable problème : les systèmes capacitifs nécessitent souvent des mesures de blindage complexes et un réglage fin individuel pour fonctionner de manière fiable dans des environnements de production soumis à de fortes perturbations électriques.

Pour Trimos, cette combinaison de contraintes était inacceptable. Les exigences relatives à la nouvelle interface à clavier étaient clairement définies :

• Fonctionnement fiable, indépendamment du matériau et de l’épaisseur des gants
• Force d’actionnement constante et reproductible d’environ 200 g
• Résistance à l’huile, à la saleté et à l’humidité
• Pas de surcoût lié à l’optimisation des interférences électromagnétiques (EMI)
• Coûts de fabrication compétitifs
• Esthétique moderne et harmonieuse, s'intégrant parfaitement au design de l'appareil

La recherche d’une plateforme technologique adaptée a conduit à Algra.

Algra, partenaire de développement : bien plus qu’un simple fournisseur

Depuis des décennies, Algra est spécialisée dans le développement et la fabrication de systèmes d’interface homme-machine (IHM) sophistiqués destinés aux applications industrielles. L'entreprise fournit des clients OEM issus de secteurs où les solutions conventionnelles atteignent leurs limites : technologie médicale, métrologie, construction de machines et d'installations, zones ATEX, applications maritimes, etc.

La gamme de produits comprend des claviers piézoélectriques, des systèmes tactiles PCAP, des solutions Force-Touch ainsi que – ce qui est déterminant dans le cas présent – la technologie résistive Dynasense. Ce qui distingue Algra d’un simple fournisseur de composants classique, c’est que l’entreprise se considère comme un partenaire de développement. De la première analyse technique au prototypage et à la validation, jusqu’à la solution prête pour la production en série – y compris le développement du boîtier et l’intégration du système.

Pour Trimos, cela signifiait : non pas un problème isolé lié à un composant, mais un système global développé en collaboration.

La technologie : Dynasense en détail

Dynasense est une technologie développée en interne par Algra dans le domaine des technologies de saisie basées sur la résistance. Contrairement aux systèmes capacitifs, qui reposent sur la conductivité électrique, Dynasense fonctionne grâce à une pression mécanique. Le capteur détecte une activation dès qu’une force définie est exercée sur la surface – quel que soit l’objet utilisé pour appliquer cette force.

À première vue, cela peut sembler être un retour en arrière vers l’ancienne technologie des claviers à membrane. C’est tout le contraire. Dynasense allie la fiabilité de saisie offerte par des capteurs résistifs robustes à des procédés de fabrication modernes permettant des designs sans joint et affleurants. Le résultat est une interface à la fois résistante aux contraintes industrielles et esthétiquement moderne.

Les paramètres techniques de la solution développée pour Trimos :

Force d’actionnement : environ 200 g

Cette valeur a été choisie délibérément. 200 g correspondent à un point de pression clairement perceptible au toucher – suffisamment perceptible pour offrir un retour d’information fiable, tout en restant suffisamment léger pour une utilisation prolongée confortable. Cette valeur peut être reproduite de manière constante, même avec des gants de protection épais. La force d’actionnement est calibrable et peut être adaptée en fonction de chaque projet.

Compatibilité avec les gants

Dynasense fonctionne avec tous les matériaux de gants courants : nitrile, latex, cuir, coton. Il n’y a aucune exigence concernant la conductivité électrique de l’utilisateur ou le type de gants. La saisie dépend exclusivement de la pression.

Résistance aux influences environnementales

Huile, liquide de refroidissement, eau, poussière métallique : la surface reste fonctionnelle. Comme aucun champ électrique n’est mesuré à la surface, les impuretés n’ont aucun impact sur la qualité de la saisie. Le système fonctionne de manière fiable même lorsque la surface du capteur est visiblement encrassée.

Durée de vie supérieure à 5 millions de cycles

Une valeur pertinente dans le cadre d’une exploitation industrielle en continu. Les appareils de mesure sont utilisés quotidiennement de manière intensive ; une interface présentant des signes de fatigue après quelques années n’est pas une norme acceptable. La technologie Dynasense est conçue pour un fonctionnement à long terme.

Résistance aux interférences électromagnétiques (EMI)

Les systèmes résistifs sont intrinsèquement moins sensibles aux interférences électromagnétiques que leurs équivalents capacitifs. Les efforts d’optimisation pour la conformité EMI sont considérablement réduits – un facteur important en termes de délais de développement et de coûts de certification.

Design homogène

Malgré la robustesse de la technologie sous-jacente, Dynasense s’intègre dans des surfaces visuellement planes et sans joint. L’interface s’intègre harmonieusement dans la conception globale de l’appareil Trimos, sans compromis sur l’esthétique.

Boîtier et intégration système : l’exhaustivité de la solution

Un aspect souvent sous-estimé dans la description des technologies d’interface : un clavier n’est pas un composant isolé. Il doit être intégré mécaniquement dans un boîtier, raccordé électriquement et adapté au système global de l’appareil. Dimensions des joints, transitions entre les matériaux, processus d’assemblage, exigences d’étanchéité : tous ces éléments déterminent si un composant techniquement irréprochable fonctionne dans la pratique.

Pour Trimos, Algra a pris en charge non seulement le développement de l’interface du clavier, mais aussi la conception et la fabrication du boîtier en plastique moulé par injection, ainsi que l’intégration complète du système. Concrètement, cela signifie : un interlocuteur unique pour l’ensemble du sous-ensemble, des tolérances et des matériaux harmonisés, ainsi qu’une validation conjointe dans des conditions d’utilisation réelles.

Cette approche réduit considérablement les risques liés aux interfaces. Lorsque le boîtier et le composant de saisie proviennent d’un seul et même fournisseur, les cycles de coordination habituels entre différents fournisseurs sont supprimés. Cela permet de gagner du temps de développement et de minimiser le risque de problèmes d’intégration en fin de projet – c’est-à-dire précisément au moment où les retouches sont les plus coûteuses.

Le résultat : une solution adaptée à la réalité industrielle

Le projet de développement commun de Trimos et Algra a abouti à une solution IHM prête pour la production en série qui répond à toutes les exigences initiales – et ce, sans les compromis habituels qui surviennent lorsqu’une solution standard est adaptée de force à un contexte d’application spécifique.

Trimos a ainsi obtenu :

• Une interface de saisie fonctionnant de manière fiable dans des environnements industriels difficiles
• Une compatibilité totale avec le port de gants, sans compromis sur la facilité d’utilisation
• Un design moderne et épuré, en adéquation avec les exigences du produit
• Une durée de vie adaptée à un fonctionnement industriel en continu
• Une optimisation des coûts par rapport aux solutions capacitives alternatives
• Un module entièrement intégré, fourni par un seul et même fournisseur

Ce qui ressemble à une simple liste de spécifications techniques revêt une signification bien plus concrète dans le quotidien d’un projet : les utilisateurs peuvent utiliser leurs appareils de mesure sans aucune restriction, quelle que soit leur façon de travailler – avec des gants, dans des conditions de production, et ce pendant des années. C’est à cette aune qu’une IHM industrielle doit être évaluée.

Ce que montre ce cas

La collaboration entre Trimos et Algra est un exemple de partenariat de développement fondé sur des compétences techniques solides. Il ne s’agit pas d’imposer une solution standard. Pas de compromis entre l’aptitude à l’usage industriel et le design. Au contraire : une solution développée de A à Z pour le cas d’utilisation spécifique, portée par un partenaire qui comprend le problème avant de proposer une réponse.

Pour les fabricants d’appareils de mesure industriels, de machines ou de systèmes utilisés dans des environnements exigeants, la question fondamentale qui se pose est la même que celle que s’est posée Trimos : quelle technologie d’entrée est réellement adaptée aux performances que mon appareil doit fournir – et qui peut m’aider à la mettre en œuvre de manière fiable ?

Algra a apporté une réponse à cette question pour Trimos. Et les fondements de cette réponse – la technologie, l’expertise en fabrication, l’approche en tant que partenaire de développement – sont également disponibles pour d’autres projets.