Brevet FR2261075A1 — publié le 19750912

La présente invention a pour but une sélection auto matisée d'un ou de plusieurs composants d'un mélange dont les éléments, compris dans des limites appropriées de grandeur, de poids, de densité, de forme, présentent des critères de différentiation en rapport avec l'état de leur surface et avec les caractéristiques mécaniques que leur structure interne communique à cette surface. Cette sélection peut, suivant les cas, s'effectuer en une seule opération ou dans une séquence-dropérations identiques. Par sélection, il faut comprendre l'opération qui consiste dans l'identification d'une ou de plusieurs caractéristiques communes à une catégorie de composants du mélange, à fin de comptage, dlenregistrement, de mesure, de tri. Les procédés connus d'identification d'objets, basés sur l'analyse de la dimension, du poids, de la densité, de la forme, de l'état de surface, de la couleur, de la tratnée saérodynamique, de la perméabilité à différents modes de transmission d'énergie, du pouvoir réfléchissant ou de la transparence à différents rayonnements, du comportement en présence de champs magnétiques ou électriques etc., ne permettent pas de traiter tous les mélanges à des conditions économiques ou avec une précision suffisante.Ils se heurtent souvent, dans leurs diverses réalisations, à des difficultés qui compromettent la valeur de leur application pratique Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on fait venir en contact brusque les composants un à un avec un capteur et en ce que l'on mesure 11 effet des forces engendrées par le contact du composant et du capteur, le résultat de cette mesure étant appliqué à un dispositif de comptage, de détermination de la quantité de mouvement ou de tri. L'invention a l'avantage de mettre en oeuvre des opérations simples, réalisables par une construction robuste, d'un prix économique rentable et de bonne sensibilité et sécurité de marche entre les limites de grandeurs et de poids prévues pour un modèle donné. Le procédé selon l'invention, visant le comptage, la détermination de la quantité de mouvement, ou le tri d'au moins une "catégorie" de composants d'un mélange, est basé sur l'analyse des forces ou de l'effet des forces engendrées par le choc des composants du mélange et d'un capteur. Le choc de chacun des composants du mélange et du capteur résulte de la vitesse relative non nulle au point de convergence de leurs trajectoires respectives. Dans des cas particuliers on peut admettre que la vitesse soit du capteur, soit du composant peut être nulle. Par "catégorie" il faut comprendre un ensemble de constituants, dans un mélange, de même nature ou présentant au moins une caractéristique commune. Dans l'application du procédé, on tient compte des données théoriques suivantes: Soit t la force engendrée par le contact matériel du choc. Soit T la durée de ce contact. La force 8 varie- en grandeur et en direction en chaque subdivision du temps T. Pendant la durée T : t = F (t) Hors durée T : F = o Soit 4 la variation de la quantité de mouvement résultant du choc : rT 4 = p (avant T) - t (après T) =0 t (t) dt o En raison de cette égalité et du principe action = réaction, il est possible de connaître #p en tout ou parties par la mesure directe ou indirecte de F (t) par le capteur. H Ap, en grandeur et direction, dépend de la quantité de mouve- ment et du moment cinétique de l'objet relativement au capteur avant le choc et des dissipations externes et internes d'énergie pendant le choc. Par un choix adéquat des conditions d'opération , il est possible d'imposer un ou plusieurs paramètres afin que ne dépende que de la ou des grandeurs désirées comme plus conformes au but. Ainsi, par la mesure du module de t > p, dans les conditions reconnues les plus favorables pour une application déterminée, on peut avoir Ap = a . m . v où v représente la vitesse relative au moment précis du début du choc, m représente la masse de l'objet, a l'amortissement caractéristique de l'objet (surface + structure) (a = 1 pour les corps parfaitement mous = 2 pour les corps parfaitement élastiques). Si, par exemple, entraSnés par la seule pesanteur (cas particulier), les composants à identifier tombent sur le capteur d'une même hauteur h, et s'ils sont sensiblement de même matière, on a : &alpha; = constante et constante donc p = a . m . v = m . constante et on pourra 11 identifier suivant la masse. Si, par contre, dans certainesexul limites de v et de m, ctest la valeur a qui varie, hop en subira les variations correspondantes, significatives des différences d'état de surface et de structure interne des composants à identifier. ta durée T est aussi une grandeur significative. T est fonction, principalement de la vitesse, de l'angle dtin- cadence du choc, de la masse, de la forme, de la grandeur et, essentiellement de la dureté du composant faisant intervenir son module d'élasticité, facteur spécifique lié à la structure interne. C'est-à-dire que par un choix judicieux des conditions du choc, une mesure de T peut permettre d'identifier le composant à sélectionner par son module d'élasticité, l'analyseur étant adéquatement réglé. La force t F t (t) peut aussi être analysée dans son évolution au cours du temps T. En particulier, l'observation de la dérivée première ou d'ordre supérieur peut donner une image de l'hétérogénéité ou de la fragilité de la structure interne du composant analysé par.choc. Le capteur peut être un dynamomètre transformant la force S (t) en un signal analysable de nature mécanique, électrique, magnétique, pneumatique, hydraulique, acoustique, optique, etc. Le capteur peut également être un élément de l'analyseur tel qu'un résonateur ou une impédance (mécanique) filtrant les informations désirées et choisies comme telles. Le procédé de l'invention, identifiant les composants par analyse du choc a l'avantage d'être très rapide. Dans des conditions convenablement choisies (vitesse, angles d'incidence, surfaces) et une sensibilité adéquate du coapteur, la durée de l'émission du signal peut être réduite à quelques millièmes de seconde. Ce procédé permet donc l'identification à une cadence rapide. Pour l'identification de composants en suspension dans un fluide porteur homogène, eau, air, etc., il est facile d'éliminer l'influence de celui-ci. I1 est important, toutefois, que la durée entre les chocs du ou des composants à identifier soit suffisante pour permettre l'émission distincte du signal. Pour les débits intenses ou fluctuants de composants à identifier, il peut être avantageux ou même nécessaire, pour réaliser la condition ci-déssus quant à la durée entre les chocs, de répartir le mélange sur plusieurs canaux parallèles alimentant chacun un capteur et, au besoin, d'espacer les composants à identifier par un moyen connu d'accélération du mouvement provoquant la succession de leurs chocs à un rythme compatible avec la durée nécessaire à l'émis- sion du signal. Cette condition remplie, le procédé permet la sélection satisfaisante d'au moins un des composants d'un mélange complexe. A titre d'exemple, nous pouvons citer celui des pommes de terre à la récolte, déjà réalisé avec grand succès sur une ligne d'essai. Après le triage mécanique habituel, le flux de produit comprend outre les tubercules, des pierres et des mottes de terre. Suivant les conditions du terrain et du climat au moment de la récolte, il contient aussi, dans des proportions variables, des éléments "intermédiaires" soit : pierres enrobées de terre et tubercules plus ou moins souillés de terre.Le tri visuel et manuel sur bande, outre qu'il exige une main d'oew e coûteuse et difficile à recruter, n'empêche pas qu'une proportion toujours trop grande de pierres et de terre ne se glisse dans le produit final. ta raison principale réside essentiellement dans la difficulté de faire la distinction entre ces "éléments intermédiaires" de même apparence externe, bien que différents dans leur composition. Par l'application judicieuse du procédé de l'invention, on triomphe aisément des difficultés ci-dessus. Un exemple d'un dispositif d'application de l'invention est reproduit dans les dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 illustre de façon schématique une première forme d'exécution d'une machine à trier un mélange conformément à la méthode de l'invention. La figure 2 est un graphique explicatif montrant l'intensité du signal détecteur en fonction du temps pour trois composants différents. La figure 3 montre une seconde forme d'exécution d'un appareil pour la mise en oeuvre de l'invention. Selon le schéma de la figure 1, un mélange hétérogène A de pommes de terre B et de mottes de terre C parvient par chute le long d'un plan incliné 4 à un dispositif séparateur, aligneur et distributeur 5 de type conventionnel comprenant des rouleaux ou des disques distributeurs se chevauchant tournant à des vitesses progressives de façon à séparer les composants du mélange A et à les faire tomber un à un sur le capteur 6. Le capteur 6 comprend une membrane flexible 7 inclinée à 450 et supportée par un cadre 8 et un accéléromètre 9 comprenant un noyau s'appuyant au centre de la face arrière de la mem L'accéléromètre 9, brane 7/qui peut être par exemple un dynamomètre piézoélectrique, émet des signaux électriques i, représentatifs des accélérations produites par les chocs successifs des composants B et C contre la membrane 7, qui sont transmis à un analyseur électronique 10 qui les différencie et envoie des impulsions de commande à un sélecteur mécanique 11. Par exemple, l'analyseur 10 envoie une impulsion de commande pour chaque signal i correspondant au choc d'une pomme de terre B contre la membrane 7, et pas d'impulsion de commande pour des signaux i correspondant aux chocs des mottes de terre C. Le sélecteur 11 est un amplificateur de mouvement et de puissance électromécanique du type décrit dans notre demande de France brevet/lho (demande suisse ito 7091/74) et comprend un tambour 12 actionné par un moteur 13. La position des parties mobiles portées par le tambour 12, donnée par les impulsions de commande, commande la position angulaire d'un a;e portant un aiguillage de sélection 14.Chaque impulsion de commande reçue par le sélecteur il place l'aiguillage dans la position 14 en trait plein, et l'aiguillage reste dans cette position tant que des impulsions de commande sont envoyées à une cadence correspondant à la cadence de distribution-des composants par le dispositif 5. En l'absence dtimpulsions de commande au bout d'un temps donné, l'aiguillage est déplacé en position 14', en trait pointillé. Un récipient 15, séparé en deux compartiments par une cloison 16, est placé en dessous du capteur 6 et du sélecteur ll de sorte que lorsque l'aiguillage est en position 14', les composants qui rebondissent de la membrane 7 -par exemple les mottes de terre C- tombent directement dans l'un des compartiments du récipient 15; lorsque des pommes de terre B rebondis- sent de la membrane 7, les signaux correspondants i et les impulsions de commande font mettre l'aiguillage dans la position en trait plein dans laquelle il rencontre la trajectoire des pommes de terre B, les intercepte et les dévie dans l'autre compartiment du récipient 15. Pour certains mélanges, la distribution des composants un à un peut être effectuée par des moyens de aistribution en milieu fluide au lieu du dispositif mécanique indiqué. ta figure 2 illustre un exemple d'identification suivant le signal du capteur 6. L'analyseur 10 opère une comparaison entre l'intensité i du signal au temps tc après le début du choc et deux intensités de référence a et b, ce qui permet d'identifier 3 catégories 1 64 a 2 : a C i c b 3 : i > b Dans certains cas, il est possible de se passer de l'analyseur 10 et d'utiliser directement le signal du capteur 6 pour déclencher électriquement ou mécaniquement un dispositif compteur, obturateur ou aiguilleur permettant la sélection des composants identifiés. Le sélecteur ll peut être commandé par des moyens hydrauliques, pneumatiques, électriques, magnétiques, électriques ou mécaniques, seuls ou en combinaison, et l'aiguillage pivotant 14 remplacé par tout mécanisme de commande obturateur, aiguilleur ou éjecteur équivalent. La figure 3 représente de façon schématique une forme préférée d'exécution de l'invention. Cette forme comprend un mécanisme distributeur 20 fournissant par exemple un mélange de pommes de terre et de mottes de terre aux rouleaux 22, selon la flèche 21. Plusieurs mécanismes 20 comprenant des rouleaux ?2 peuvent être disposés adjacents et en parallèle. Ces mécanismes peuvent être toutessortesde mécanismes connus. Un plateau éjecteur 23 commandant le mécanisme 24 est monté au-dessous du rouleau 22. Le plateau éjecteur 23 comprend un capteur (non représenté) qui est de préférence de même nature que le capteur décrit dans la forme d'exécution de la figure 1. Celui-ci fonctionne de la même manière que le capteur 6 de la figure 1. Les signaux électriques fournis par le capteur sont transmis par un fil 25 à un analyseur électronique 26 qui fonctionne de la même façon que l'analyseur 10. L'analyseur 26 émet des signaux de commande par le fil 27 vers le mécanisme de commande 24. qui est de préférence de même nature eue le sélecteur Rance 11, par exemple du type décrit dans notre demande/No (demande suisse No 7091/74). Le fonctionnement de cette forme d'exécution est le suivant: les composants du mélange, par exemple les pommes de terre et les mottes de terre3 tombent du rouleau 22 selon la trajectoire 28 sur le plateau 23. Le signal engendré par le capteur monté sur le plateau 23 varie selon la nature du composant. Ces signaux sont analysés par l'analyseur 26, qui commande à son tour le dispositif d'actionnement 24 par le fil 27, lequel actionne ou non le plateau éjecteur 23. Dans le cas où le plateau 23 est actionné, il est poussé très rapidement en position 23', indiquée en pointillé. Dans ce cas, la plupart des composants sont éjectés selon la trajectoire 29, tandis que si le plateau 23 reste dans sa position de repos, la plupart des composants tombent suivant la trajectoire 30. Quand on doit séparer des pommes de terre etdes mottes de terre, les dimensions de l'appareil montré à'la figure 3 peuvent par exemple etre les suivantes: a = 34 cm, D = 17 cm, c = 15 cm et d = 26 cm. Cependant, ces dimensions peuvent varier dans de grandes proportions, selon la nature des composants à traiter et le but de l'appareil. D'autres dimensions peuvent être préférées si l'on doit trier des paquets postaux. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'identification de comptage, de sélec tion ou de séparation des composants solides d'un mélange solide, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de distribution desdits composants, des moyens de captage disposés au-dessous desdits moyens de distribution, pour détecter les propriétés physiques des dits composants tombant des moyens de distribution sur les moyens de captage, un analyseur électronique pour analyser les différents signaux électriques transmis par lesdits moyens de captage selon la nature des composants tombant sur les moyens de captage et des moyens d'identification, de comptage, de sélection ou de séparation commandés et actionnés par ledit analyseur par l'intermédiaire de moyens d'actionnement. 2. Dispositif selon la revendication 1, pour séparer des composants, en particulier pour séparer les pommes de terre des mottes de terre, caractérisé en ce que lesdits moyens de 7 captage sont montés directement sur un plateau éjecteur pour éjecter les composants suivant une trajectoire en fonction des propriétés physiques des composants. 3. Procédé d'identification de composants d'un mélange, caractérisé par le fait que l'on fait venir en contact brusque les composants un à un avec un capteur et en ce que l'on mesure 11 effet des forces engendrées par le contact du composant et du capteur, le résultat de cette mesure étant appliqué à un dispositif de comptage, de détermination de la quantité de mouvement ou de tri. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur est un dynamomètre ou un accéléromètre permettant l'identification des composants suivant leur quantité de mouvement (masse). 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capteur est un dynamomètre (accéléromètre) piézo-électri que solidaire d'une membrane réceptive du contact brusque avec le composant à identifier. 6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, ca ractérisé en ce que le signal du capteur est directement utilisé au déclenchement mécanique ou électrique d'un dispositif compteur, éjecteur, obturateur ou aiguilleur permettant la sélection des composants identifiés. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que les signaux émis pa le dynamomètre (accéléromètre) piézoélectrique sont filtrés par un analyseur électronique dont les impulsions résultantes sont utilisées au dénombrement des composants d'une ou de plusieurs catégories en présence dans un mélange. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que les impulsions filtrées émanant de l'analyseur électronique sont transmises, sur un ou plusieurs amplificateurs de puissance, à des mécanismes de commande d'éjecteurs d'obturateurs ou d'aiguilleurs permettant le classement physique séparé d'une ou de plusieurs catégories de composants présents dans un mélange, ces mécanismes pouvant être à commande hydraulique, pneumatique, électrique, magnétique, mécanique, seules ou en combinaisons. 9. Procédé de triage des différents composants d'un mélange de corps discontinus, caractérisé en ce que l'on fait venir les composants un à un en contact brusque avec un capteur de choc et rebondir sur ledit capteur, on mesure un paramètre du choc de chaque composant avec le capteur, ledit paramètre variant en fonction des différences des composants, on transmet des signaux pour identifier les composants en fonction des mesures correspondantes, et on intercepte ou dévie les composants sélectionnés qui rebondissent du capteur en fonction des signaux de commande c rrespondants.