Brevet FR2534372A1 — publié le 19840413

Dispositif pour identifier le profil d'un objet de révolution. La présente invention a pour objet un dispositif pour identifier le profil d'un objet et vise plus particulièrement la reconnaissance des formes des récipients de liquide en verre tels que des bouteilles. Dans le cadre des économies d'énergie et de matières premières, on s'intéresse de de plus en plus au recyclage des bien de consommation, et en particulier des emballages en verre. Le but de la présente invention est de permettre l'identification, par leur profil, de bouteilles qui avancent à grande vitesse sur un convoyeur. Lorsque des cadences élevées, de tordre de vingt-cinq mille bouteilles par heure, sont utilisées, une identification sans contact est souhaitable ; d'autre part, les différences entre les divers modèles de bouteilles sont parfois très faible, ce qui nécessite un dispositif d'identification d'une grande précision. La demande de brevet d'invention nO 76016 581, publiée sous le nO 2 313 660 au nom de PLAMCE, décrit et représente un procédé et un appareil d'identification automatique de bouteilles vides en détectant la silhouette des bouteilles au moyen d'un poste de balayage comprenant une source lumineuse (un laser), un miroir rotatif à facettes multiples de section polygonale qui a pour effet de déplacer le faisceau lumineux dans un plan vertical de façon qu'il atteigne des détecteurs photosensibles disposés dans une colonne Les bouteilles se déplacent sur un convoyeur disposé entre la source lumineuse et les détecteurs, la vitesse de balayage étant asservie à celle de déplacement du convoyeur. Lorsqu'une bouteille entre dans la zone de détection, elle empêche le faisceau d'atteindre tous les détecteurs, ce qui permet de former une image de la bouteille en enregistrant des points pendant le passage de la bouteille. La reconnaissance des profils prend notamment en compte les angles d'inclinaison des goulots, les saillies, encoches, etc. Les demandes de brevet d'invention nO 75.18 201, publiée sous le n" 2 314 474, et nO 76 09 768, publiée sous le nO 2 346 681, au nom de TOUPIES, sont relatives à un dispositif de contrôle optique du profil des objets du type de celui décrit dans le document PLANKE, dans lesquelles l'asservissement des vitesses est réalisé au moyen d'une roue codeuse. Les deux méthodes proposées par les documents TOURRES et PLANKE sont physiquement équivalentes à des caméras de télévision qui observeraient un écran situé derrière les bouteilles et sur lequel le profil de la bouteille se détacherait. Simplement, le balayage est mécanique au lieu d'entre électronique, ce qui apporte une économie en grande partie illusoire. Dans la méthode TOURRES, le balayage est horizontal, tandis que dans la méthode PLANKE, il est vertical Ces deux méthodes présentent les inconvénients suivants - nécessité d'avoir un fond accessible pour mettre les détec teurs, chose qui paraît simple si on emploie un convoyeur à tapis, mais en fait aux cadences courantes, un tel guidage est insuffisant, les bouteilles ayant tendance à se coucher. - Nécessité d'un bon couplage objet-convoyeur, ctest-à-dire que le mouvement des bouteilles suive fidèlement le mouvement du tapis, sans glissement. Cette contrainte résulte du fait qu'il n'y a pas de balayage horizontal et que le mouvement des bou teilles en tient lieu. - Impossibilité de travailler avec des bouteilles qui se touchent, à moins de compliquer considérablement les algorithmes. En effet, si les bouteilles se touchent, le capteur croit qu'il s'agit d'un seul objet. A des cadences élevées, il paraît dif ficile d'empêcher les bouteilles de se toucher. De plus, la méthode PLANKE suppose l'emploi d'un nombre élevé de donnees pour être précise. Dès lors, il est bien connu que les algorithmes de reconnaissance sont en général compliqués, donc lents d'exécution, surtout si l'on veut examiner des détails tels que des encoches ou des saillies. La méthode TOURRES utilise un nombre plus faible de données mais elle est particu-lièrement sensible donc vulnérable aux bouteilles qui se touchent et aux glissements sur le tapis. Afin de remédier aux inconvénients précités, la présente invention propose un dispositif pour identifier le profil d'un objet possédant un profil de révolution et qui est transporté sur un convoyeur se déplaçant dans une direction perpendiculaire à l'axe de révolution dudit objet, caractérisé en ce qu'il comprend une source lumineuse, disposée d'un côté dudit convoyeur et comportant un faisceau lumineux collimaté dirigé vers ledit objet et qui effectue un balayage dans un plan parallèle audit axe de révolution, et des moyens de détection photosensibles situés dans ledit plan de balayage du coté du convoyeur où est située ladite source lumineuse. Les principaux avantages du dispositif selon la présente invention sont les suivants - la mesure se fait à l'instant où le plan de mesure coincide avec un plan médian de la bouteille - le fait que les bouteilles se touchent n'a aucune importance - il est inutile de contrôler précisément la vitesse de défile ment des bouteilles puisque l'on relève le profil perpendicu clairement au sens d'avance et non parallèlement - le capteur n'occupe qutun côté du convoyeur, l'autre restant disponible pour installer par exemple le système de déplacement des bouteilles.On accroît ainsi considérablement la souplesse de l'installation - on n'effectue qu'un nombre très limité de mesures, de l'ordre de 4 ou 9, ce qui simplifie considérablement les algorithmes de reconnaissance - le système est très aisément repro(lrammable il il est inutile de déplacer les capteurs, il suffit de réajuster les paramètres, ce qvi se fait très simplement en faisant passer une bouteille type dans la machine. On décrira maintenant un mode de réalisation de l'invention en se référant aux dessins annexés dans lesquels - la figure l est une vue schématique du dispositif selon la pré sente invention dans lequel le plan médian de l'objet est situé dans le plan de balayage dans lequel s'effectue la mesure - la figure 2 est une vue de dessus du dispositif de la figure l - la figure 3 est une vue semblable à celle de la figure l repré sentant une variante de l'invention. Le dispositif représenté aux figures 1 et 2 comprend une source lumineuse 10 telle que par exemple un laser émettant un faisceau incident 12 qui coopère avec un miroir polygonal tournant 14 de façon que le faisceau 12 effectue un balayage dans un plan P. Le faisceau 12 est intercepté par l'objet de révolution 16 dont on désire identifier le profil de révolution. Dans l'exemple représenté, l'objet 16 est constitué par une bouteille qui est transportée sur un convoyeur linéaire 18. ta bouteille 16 est posée sur le convoyeur 16 de telle façon que son axe de révolution X-X soit perpendiculaire à la direction de déplacement du convoyeur. Du côté du convoyeur où est située la source lumineuse 10, le dispositif est muni de moyens~de détection photosensibles prévus pour détecter le faisceau 12' après sa réflexion sur la bouteille 16. Les moyens de détection sont constitués par une pluralité de détecteurs D1 ... Dn omni-directionnels et qui sont situés dans le plan P de balayage. On comprend que, de cette façon, la détection ne s'effectue que lorsque le plan médian M de la bouteille contenant l'axe X-X coïncide avec la plan P de balayage. Le faisceau 12 balaie un secteur du plan de balayage et de mesure P selon une loi connue, Au besoin, on peut prévoir un détecteur D o pour avertir les moyens d'analyste du début d'un cycle de balayage, ee détecteur étant indispensable lorsque le déflecteur est un mi rair tournant. En cours de balayage, le faisceau se réfléchit sur la bouteille 16 et va successivement illuminer une série de détecteurs optiques D1, D2 ... Dn judicieusement disposés dans le plan de mesure. Dans la géométrie décrite, les détecteurs ne sont effectivement éclairés que si le plan médian de la bouteille coïncide avec le plan de mesure, à cause des lois de ltoptiquee Le nombre et la disposition des détecteurs D1 ... Dn peuvent résulter d'un programme de simulation sur calculateur ; on peut ainsi minimiser le nombre n tout en restant assuré de bien discriminer des bouteilles de formes voisines. La mesure consiste à repérer pour quelles positions du déflecteur tournant la lumière issue de la source va éclairer les dé tecteurs D1, D2 -- Dn. Ces positions angulaires &alpha;1, &alpha;2 ... &alpha;n ne sont pas directement liées à des propriétés géométriques simples du profil étudié mais elles représentent des grandeurs caractéristiques du profil suffisamment reproductibles pour être exploitées dans un algorithme de reconnaissance de formes. L'algorithme permet de mesurer les positions &alpha;1, &alpha;2 ...&alpha;n du déflecteur pour des bouteilles de types connus, ce qui constitue un apprentissage puis en fonctionnement à relever les valeurs ss1, ss2 ... ssn de ces positions et à rechercher de quel ensemble &alpha;1, &alpha;2 ... &alpha;n ces valeurs se rapprochent le plus. Cette procédure est élémentaire et ne nécessite pas une description approfondie. Le mode de réalisation représenté fait appel à un miroir tour nant à vitesse angulaire # constante qui fait office de déflec- teur. Dans ce cas, si on note to, t1 ... tn , les instants auxquels les détecteurs Do, D1 ... Dn sont éclairés, on peut prendre comme positions caractéristiques les grandeurs Les rie sures de temps sont commodément faites par un calculateur de type commercial répandu Comme on l'a dit plus haut, les grandeurs caractéristiques n+ 1 Ainsi, lors du balayage à un instant t n+1, le faisceau atteint le détecteur Dn+1. La quantité &alpha;n + 1 =#(tn + 1 -to) est n + 1 I n - 1 o une caractéristique supplémentaire aisément interprétable. La question se pose de savoir ce qu'il advenait si les bouteilles n'étaient pas parfaitement propres, puisque la méthode exploite la réflexion sur le verre. Il convient de remarquer que cette invention vise à résoudre un problème très précis, qui est la récupération des verres non consignés. Dans l'application prévue, toutes les bouteilles sont lavées et grattées avant de passer dans le système dtidentifi- cation. S'il s'avère nécessaire de résoudre la-question posée, on peut adopter la solution illustrée à la figure 3. Le principe est le même : il stagit de mesurer l'instant auquel un détecteur est excité par le faisceau laser lorsqu'il tourne Dans le premier cas (bouteilles propres), le détecteur est excité lorsque les lois de l'optique sont satisfaites, puisqu'il s'agit d'une réflexion vitreuse sur le verre : il n'existe qutun rayon pouvant se propager du laser au détecteur après s'être réfléchi sur la bouteille Dans le second cas (bouteilles brutes ou sales), on ne peut pas compter sur une réflexion sur le verre. Dans ce cas, il subsiste néanmoins toujours une réflexion diffuse soit sur l'étiquette, soit sur le verre lui-nième qui n'est pas un réflecteur parfait. On modifie alors légèrement le dispositif en ajoutant sur les détecteurs des tubes qui les obligent à viser dans des directions déterminées. Dès lors, un détecteur unidireotionnel donné sera excité quand le faisceau laser et la direction de visée se coupent sur un point de la bouteille, qui diffusera la lumière dans toutes les directions et en particulier celle du détecteur. Le système informatique de traitement est rigoureusement le même dans les deux cas, ainsi que les algorithmes. REvFJ ctr IONS 1. Dispositif pour identifier le profil d'un objet (16) possè dant un profil de révolution et qui est transporté sur un convoyeur (18) se déplaçant dans une direction perpendiculaire à l'axe (X-X) de révolution dudit objet, caractérisé en ce qu'il comprend une source lumineuse (lu), disposée d'un côté dudit convoyeur (18) et comportant un faisceau lumineux collimate (12) dirigé vers ledit objet et qui effectue un balayage dans un plan (P) parallèle audit axe de révolution, et des moyens de détection photosensibles (Di) situés dans ledit plan de balayage (P) du côté du convoyeur (18) où est située ladite source lumineuse (10). 2. Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection photosensibles sont constitués par une pluralité de détecteurs omni-directionnels susceptibles de détecter ledit faisceau après sa réflexion sur ledit objet. 3. Dispositif selon-la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un miroir disposé de l'autre côté dudit convoyeur pour réfléchir ledit faisceau dans ledit plan de balayage. 4. Dispositif selon la revendication l, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection photosensibles comportent un détecteur unidirectionnel susceptible de détecter la réflexion diffuse dudit faisceau sur ledit objet.