Brevet FR2610108A1 — publié le 19880729

Capteur sensible à la couleur L'invention concerne un capteur sensible à la couleur qui trouve application lors de l'identification des plantes dans l'agriculture. On connaît un capteur sensible à la couleur qui comprend un dispositif d'éclairage avec réflecteur, fixé à un bloc sensible à la lumière contenant des filtres optiques, un élément séparateur de spectres et des -photorécepteurs qui lui sont reliés pour la partie visible et la partie infrarouge proche du spectre du signal lumineux réfléchi par les objets dans la zone étudiée. Les sorties du récepteur sont reliées par des amplificateurs logarithmiques aux entrées d'un amplificateur différentiel tandis que sa sortie est reliée à l'entrée d'un circuit pour la séparation du signal dont la sortie constitue la sortie du capteur. L'inconvénient du capteur sensible à la couleur connu est l'instabilité de son fonctionnement qui conduit à une identification non fiable 2 des plantes vertes ayant une superficie de 1,5 cm , lors du changement des conditions du terrain, du climat et de l'éclairage extérieur. L'objet de l'invention est de fournir un capteur sensible à la couleur avec iine stabilité d'identification des plantes ayant une superfi 2 cie jusqu'à 1,5 cm , augmentée lors du changement des conditions du ter- rain et du climat. Cet objet est atteint au moyen d'un capteur sensible à la couleur comprenant un dispositif d'éclairage avec réflecteur, fixé à un bloc sensible à la lumière qui comprend un élément séparateur de spectres et, reliés à lui optiquement, un photorécepteur pour la partie visible du spectre et un photorécepteur pour la partie infrarouge proche du spectre du signal lumineux réfléchi par les objets dans la zone d'identification, dont les sorties sont reliées par des amplificateurs linéaires correspondants aux entrées d'un bloc de comparaison. La connexion de l'amplificateur linéaire dans le canal de la partie visible du spectre à l'entrée correspondante du bloc de comparaison est réalisée par un sommateur dont la seconde entrée est reliée à une source de tension constante. La sortie du bloc de comparaison constitue la sortie du capteur sensible à la couleur. L'avantage du capteur sensible à la couleur selon l'invention consiste en sa stabilité élevée lors de l'identification de plantes vertes 2 ayant une superficie jusqu'à 1,5 cm , lors de changements des conditions du terrain, de climat et de l'éclairage extérieur. L'invention est mieux illustré par une réalisation à titre d'exemple, faite en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 représente un schéma-synoptique du capteur - la figure 2 donne le diagramme des tensions aux points caractéristiques du schéma de la figure 1 en fonction du temps, lors du fonctionnement du capteur au-dessus d'un terrain clair et pour un faible éclairage E1 - la figure 3 est le diagramme des tensions aux points caractéristiques du schéma de la figure 1, lors du fonctionnement du capteur au-dessus d'un terrain clair et pour un éclairage élevé E2 > E1 - la figure 4 est le diagramme des mêmes tensions lors du fonctionnement du capteur au-dessus d'un terrain sombre et pour un faible éclairage E1 ; et - la figure 5 est le diagramme des tensions lors du fonctionnement du capteur au-dessus d'un terrain sombre et pour un éclairage élevé E2 > E1. Le capteur sensible à la couleur (figure 1) comprend un bloc sensible à la couleur 1 dans lequel est formé un canal optique 2 qui se termine par un élément de séparation des spectres 3, lequel est relié optiquement à un photorécepteur semi-conducteur 4 pour la partie infrarouge proche du spectre et à un photorécepteur 5 pour la partie visible du spectre du signal lumineux réfléchi par les objets 6 dans la zone d'identification. La sortie du photorécepteur 4 pour la partie infrarouge proche du signal lumineux réfléchi est reliée à l'entrée de l'amplificateur linéaire 7. La sortie du photorécepteur 5 pour la partie visible du signal lumineux est reliée à l'entrée d'un second amplificateur linéaire 8 dont la sortie est reliée à l'une des entrées du sommateur 9. L'autre entrée du sommateur 9 est reliée à une source de tension constante 10. Les sorties de l'amplificateur 7 et du sommateur 9 sont reliées aux deux entrées du bloc de comparaison 11, dont la sortie constitue la sortie du capteur sensible à la couleur. Au bloc sensible à la lumière 1 est fixée une source de lumière 12 qui est munie d'un réflecteur tourné avec son ouverture vers les objets 6, disposés dans la zone d'identification couverte par le capteur.Le capteur sensible à la couleur fonctionne de la manière suivante Le courant lumineux provenant de la source de lumière 12 tombe sur les objets 6 qui se trouvent dans la zone couverte par le capteur sensible à la couleur. Le courant lumineux réfléchi par ces objets arrive dans le canal optique 2 et est séparé en deux parties par l'élément sé parateur du spectre 3. La partie du courant lumineux réfléchi correspon dant à la partie visible du spectre tombe dans le photorécepteur 5, tan dis que l'autre partie correspondant à la partie infrarouge proche du spectre tombe sur le photorécepteur 24. Le rayonnement lumineux est transformé par les photorécepteurs 4 et 5 en un signal électrique, qui est amplifié par les amplificateurs linéaires respectifs 7 et 8, aux sorties desquelles sont engendrés les signaux U1 et respectivement U2. Le signal U de la source de tension 3 constante 10 est transmis à l'une des entrées du sommateur 9 et à son autre entrée arrive le signal U2 de l'amplificateur linéaire 8. Par conséquent, à la sortie du sommateur 9, on obtient le signal résultant U4, introduit à l'une des entrées du bloc de comparaison 11. A l'autre entrée de ce bloc de comparaison 11 est transmis le signal U1 de la sortie de l'amplificateur linéaire 7.En fonction de l'objet 6 qui se trouve sous le bloc sensible à la lumière 1 après comparaison des signaux U1 et U4 dans le bloc de comparaison 11, à sa sortie est formé un signal dont la polarité change lorsqu'une plante arrive dans le champ visuel du capteur sensible à la couleur. Sur les figures 2 à 5 sont représentés des diagrammes illustrant le fonctionnement du capteur pour des conditions d'exploitation différentes. Sur l'abcisse est enregistré le temps. La tension constante U3 de la source de tension constante 10 conserve sa valeur indépendemment du changement des conditions du terrain et du climat. Lors du fonctionnement du capteur sensible à la couleur audessus de terrains clairs à faible éclairage E1 (figure 2), le signal U1 à la sortie de l'amplificateur 7 dans le canal de la partie infrarouge proche du spectre est toujours plus grand que le signal U2 à la sortie de l'amplificateur 8 dans le canal pour la partie visible du spectre. Le signal U24 à la sortie du sommateur 9 est toujours plus grand que le signal U1 et à cause de celà le signal de sortie "U" est négatif - c'est un signal indiquant que dans le champ de vue du capteurs, il n'y a pas de plantes. Si au moment t1 dans le champ de vue du capteur apparaît une plante, la composition spectrale du signal réfléchi par les objets 6 change de manière que le signal U1 s'accroît brusquement et devient plus grand que le signal U4, ce qui conduit à un changement des conditions à la sortie du bloc de comparaison 11, c'est-à-dire "U" de sortie devient positif. Le potentiel positif "U" est maintenu jusqu'au moment t2 auquel la plante quitte le champ de vue du capteur. Lors d'un changement de l'éclairage E2 > E1 des objets 6 dans le champ de vue du capteur (figure 3), les signaux de sortie U1 et U2 des amplificateurs 7 et 8 dans les deux champs s'accroient. Par suite le signal de sortie U24 du sommateur 9 augmente de façon correspondante. Lorsqu'il n'y a pas de plante dans le champ de vue du capteur, le signal U2 à la sortie de l'amplificateur dans le canal pour la partie visible du spectre est plus grand que le signal U1 à la sortie de l'amplificateur 7 dans le canal pour la partie infrarouge proche du spectre, ce qui est dû au changement de la composition spectrale du courant lumineux tombant sur les objets 6. Le signal U24 est aussi plus grand que le signal U1.Pour ces conditions, le signal de sortie "U" du bloc de comparaison 11 est négatif et il est maintenu Jusqu'au moment t1 auquel dans le champ de vue du capteur entre une plante. Cela provoque un accroissement brusque du signal U1 qui devient plus grand que le signal U4, ce qui conduit de sa part à la génération d'un signal positif "U". Le signal positif à la sortie du bloc de comparaison 11 est maintenu jusqu'au moment t2 auquel la plante quitte le champ de vue du capteur. Lors du fonctionnement du capteur sensible à la couleur audessus de terrains clairs (figure 2 et 3), l'apparition et la disparition de pierres dans le champ de vue du capteur n'influence pas le signal de sortie "U" du bloc de comparaison 11, parce que la caractéristique de réflexion spectrale des pierres est identique à la caractéristique de réflexion spectrale du terrain clair. Lors du fonctionnement du capteur sensible à la couleur audessus de terrains sombres, quand il n'y a pas de plante dans le champ de vue du capteur, dans le cas d'éclairage faible E1 (figure 4) ou d'éclairage fort E2 )E1 (figure 5), le signal de sortie U1 de l'amplificateur 7 dans le canal pour la partie infrarouge proche du spectre est toujours plus grand que le signal U2 à la sortie de l'amplificateur 8 dans le canal pour la partie visible du spectre qui est provoqué par la caractéristique de réflexion spectrale des terrains sombres. Dans ces conditions, le signal U4 est toujours plus grand que le signal U1, en raison de l'addition de la tension constante U3.De cette manière, le signal de sortie "U" du bloc de comparaison 11 est négatif, ce qui démontre qu'il n'y a pas de plante dans le champ de vue du capteur. Si au moment t1 dans le champ de vue tombe une plante, elle provoque une élévation brusque du signal U1 dans le canal de la partie infrarouge proche du spectre qui devient plus grand que le signal U4 à la sortie du sommateur 9 et cause un changement de "U" de négatif en positif. La valeur positive de "U" se conserve jusqu'au moment t2 auquel la plante quitte le champ de vue du capteur. Si au moment t3 dans le champ de vue du capteur tombe une pierre dont la caractéristi 3 que de réflexion spectrale est identique à celle du terrain clair, les signaux U1 et U2, respectivement U4 augmentent en même temps mais l'iné galîté U1 U se conserve à la sortie du bloc de comparaison 11 qui représente un signal d'absence de plante dans le champ de vue du capteur. REVENDICATION Capteur sensible à la couleur, constitué par un élément d'éclairage (12) avec réflecteur, fixé à un bloc sensible à la lumière (1) comprenant un élément séparateur de spectres (3) et, optiquement reliés à lui, un photorécepteur (5) pour la partie visible du spectre et un photorécepteur (4) pour la partie infrarouge proche du spectre du signal lumineux réfléchi par les objets dans la zone d'identification, dont les sorties sont reliées par des amplificateurs correspondants (7, 8) aux entrées d'un bloc de comparaison (11), caractérisé en ce que les amplificateurs (7 et 8) sont linéaires et la connexion de l'amplificateur (8) disposé dans le canal de la partie visible du spectre à l'entrée correspondante du bloc de comparaison (11), est réalisée par un sommateur (9) dont la seconde entrée est reliée à une source de tension constante (10), la sortie du bloc de comparaison (11) constituant la sortie du capteur sensible à la couleur.