Brevet FR2637983A1 — publié le 19900420

"PROCEDE ET INSTALLATION POUR L'ANALYSE GRANULOMETRIOUE D'UN MATERIAU CONSTITUE DE PARTICULES" L'invention concerne un procédé et une installation pour l'analyse granulométrique d'un matériau constitué de particules. Elle se rapporte plus particuliérement å un procédé et une installation d'analyse granulométrique par analyse numérique d'images permettant un contrôle en continu automatise d'une installation de fabrication de granulés, comme par exemple un granulateur. Jusqu'à présent, la demanderesse ne connaissait aucun procédé ni dispositif ou installation qui permettait d'analyser en continu la morphologie, taille, répartition granulométrique, des granulés ou billes sortant d'un granulateur, permettant ainsi d'agir sur les conditions du fonctionnement de celui-ci pour modifier les caractéristiques des produits fabriqués. En effet, les procédés d'analyse granulométrique d'un matériau constitué de particules de diamètre de l'ordre du millimètre ou de quelques millimètres connus et généralement utilisés sont manuels et consistent en un comptage des particules de différentes dimensions après tamisage, pour séparer chaque fraction de particules en fonction de son diamètre. Avec de tels procedés d'analyse, l'automatisation de dispositifs de fabrication de granulés, billes ou autres particules ne pouvait être réalisée. L'invention a notamment pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un procédé et une installation d'analyse granulométrique d'un matériau constitué de particules permettant une analyse automatique et en continu des produits sortant des installations de production et permettant également de réaliser la commande autonatisée et asservie des conditions de fonctionnement desdites installations de production. Bien entendu, le procédé et l'installation de l'invention peuvent être utilisés comme moyen d'analyse de matériau, sans qu'il soit nécessaire de les coupler avec une installation de production. Cet exemple d'utilisation est cite uniquement pour montrer les avantages de l'invention et le progrès technique important qu'elle apporte. A cet effet, l'invention propose un procédé d'analyse granulometrique d'un matériau constitué de particules consistant a former une monocouche de particules sur une surface, à réaliser au moins une prise de vues de la monocouche et a procéder a l'analyse numérique de ou des images au moyen d'un analyseur d'images. On connait dejå les procédés d'analyse numérique de l'image qui consiste å transformer une image en une image digitale puis a faire une analyse numérique de cette image au moyen d'un ordinateur et de logiciels. A titre d'exemple uniquement, on peut citer comme procédé d'analyse numérique de l'image, les procédés commercialisés par les Sociétés Allen-Bradley Sevovision, ITMI, Numelec, Quantel ou Sof retec. Le procédé de l'invention s'applique notamment, et de manière préferée, à l'analyse granulométrique des matériaux constitués de particules ayant un diamètre compris entre 0,5 mm environ et 10 mm environ. Le procédé de l'invention peut étre utilisé pour l'analyse granulométrique de particules ayant des formes quelconques et s'applique particulièrement à l'analyse de particules sphériques. Le procédé de l'invention permet de déterminer la répartition granulométrique des particules, mais également leur forme ou couleur, par exemple. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Cette installation comprend des moyens pour former une monocouche de particules sur une surface, un dispositif pour réaliser des prises de vues de la monocouche et des moyens de digitalisation et d'analyse desdites prises de vues ou images. Le procédé de l'invention permet l'analyse de matériaux constitués de particules ayant des formes et des dimensions diverses. I1 s'applique, notamment, à l'analyse des matériaux constitués de particules ayant un diamètre compris entre 0,5 mm et 10 mm. Ce procédé d'analyse est automatique et peut être mis en oeuvre de manière continue sur les produits sortant d'une installation de fabrication tel qu'un granulateur. Les résultats de l'analyse peuvent être utilisés de manière automatique pour commander le fonctionnement de l'installation de fabrication. Ce dernier point est un progrés technique important, car jusqu' présent il n'était pas possible, par exemple, d'automatiser le fonctionnement d'un granulateur en fonction des caractéristiques des billes produites. L'invention a également pour objet une installation pour la mise en oeuvre du procédé décrit ci-dessus. Cette installation comprend des moyens pour former une monocouche de particules sur une surface, un dispositif pour réaliser des prises de vues de la monocouche et des moyens de digitalisation et d'analyse des images ainsi réalisées. Les moyens pour former une monocouche de particules comprennent, selon une caractéristique de l'invention, une alimentation des particules sur la surface et des moyens pour répartir ces particules sur ladite surface. De manière avantageuse, ces moyens de répartition comprennent un moyen pour faire vibrer la surface. Ces vibrations peuvent être obtenues par exemple par tout dispositif vibreur ou peuvent être générées par les dispositifs environnant la surface, comme l'installation de fabrication des billes ou particules, telle qu'un granulateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, le matériau alimenté sur la surface est amené sur une grille comprenant des ouvertures de dimensions inférieures aux petites particules constituant le matériau. Ainsi, les poussières contenues dans le matériau sont éliminées, permettant de réaliser des prises de vues correctes. En effet, la présence de poussières sur la surface peut perturber la prise de vues et également l'analyse numérique de l'image. Dans un mode de réalisation preféré de l'invention, la monocouche de particules ainsi réalisée sur la surface est acheminée sous l'objectif du dispositif de prise de vues, par exemple, par une bande transporteuse à surface non réfléchissante de la lumière. Pour obtenir une meilleure prise de vue, le dispositif de prise de vues est disposé dans une boite noire, la bande transporteuse traversant cette boite noire. Selon une caracteristique préférée de l'invention, la commande d'avancement de la bande transporteuse est asservie aux moyens de commande du dispositif de prise de vues et des moyens de digitalisation et d'analyse de l'image. Ainsi, l'avancement de la bande transporteuse est séquentiel et est stoppé pendant la prise de vues pour obtenir une image la plus nette possible. I1 est possible de commander l'ensemble de l'installation de l'invention et donc chaque élément constituant celle-ci par un programme d'ordinateur incluant le logiciel d'analyse d'image, et l'automatisation du dispositif de fabrication du matériau quand cette installation est utilisee comme contrôle en continu d'une fabrication. Le procédé et l'installation de l'invention peuvent être utilisés dans de nombreuses industries telles que l'industrie pharmaceutique pour la production de dragées, l'industrie alimentaire, l'industrie chimique dans la production de matériau agglomérés par extrusion, dragéification ou analogues. D'autres buts, détails et avantages de l'invention apparaitront plus clairement au vue de l'explication détaillée de l'invention qui sera faite ci-dessous en référence aux dessins annexés donnés uniquement å titre d'exemple et dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma synoptique d'un mode de réalisation d'une installation conforme à l'invention. - la figure 2 représente une vue schématique d'un mode de réalisation des moyens pour réaliser une monocouche de particules et des moyens d'amenée de la couche de particules sous le dispositif de prise de vues. En se référant aux figures 1 et 2, on décrira ci-dessous un mode de réalisation d'une installation d'analyse granulométrique d'un matériau constitué de particules, conforme å l'invention. Cette installation comprend un dispositif de prise de vues i (généralement une caméra) fixé dans une boite noire 2 et disposé au-dessus d'une bande transporteuse 3. Le dispositif de prise de vues l est connecté â des moyens de digitalisation et d'analyse numérique de l'image 4. L'ensemble 1 et 4 est un dispositif d'analyse numérique de l'image qui peut entre utilisé pour l'analyse de toute image. On peut citer â titre d'exemple les dispositifs d'analyse numérique de l'image commeriù:iés par la Société Nachet-Sopelem sous l'appellation NS 1500. Le fonctionnement des éléments 1, 3 et 4 est commandé, dans l'exemple illustré, par un logiciel d'ordinateur 5 permettant ainsi d'asservir l'avancement de la bande transporteuse 3 au fonctionnement de l'analyseur d'images (1,4). L'installation comprend également une surface 6 sur laquelle sont alimentées les particules au moyen d'une trémie 7. Dans l'exemple illustré, la surface 6 est constituée par une plaque inclinée par rapport â l'horizontale pour permettre le déplacement des particules sur la bande transporteuse 3. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la plaque 6 comprend une partie 6a formant grille permettant ainsi d'éliminer les poussières contenues dans le matériau alimente et donc d'obtenir une image plus nette des particules. Il est également possible, comme cela est illustre dans la figure 2 d'utiliser comme plaque 6, une grille 6a. La surface 6 peut être également formée par une bande transporteuse défilant sous la trémie et amenant les particules sur la seconde bande transporteuse 3. Avantageusement, pour améliorer la répartition des particules sur la surface, la plaque 6 est soumise à des vibrations générées, par exemple, par un vibreur 8. On peut également prévoir une bavette (non illustree) disposée au-dessus de la surface 6 pour étaler les particules Dans un mode de réalisation préféré de l'invention et comme illustré à la figure 2, la bande transporteuse 3 comprend des rebords 9 latéraux formant saillie sur sa face supérieure. Cette face supérieure de la bande 3 ainsi que les rebords 9 ont une surface non réfléchissante de la lumière pour améliorer les conditions de prises de vue dans la boîte noire 2. Enfin, un systéme d'éclairage de la surface de la bande transporteuse est monté dans ia boite noire 2 pour avoir des conditions optimales de prises de vue et obtenir des images nettes. A titre d'exemple, l'installation de l'invention décrite cl-dessus est installee â la sortie d'un granulateur de fabrication de billes dont le diametre est compris entre 1 et 10 mm environ. Une partie des billes produites est alimentée, en sortie de granulateur, sur la surface 6. Le débit des billes est déterminé pour qu'il soit possible d'obtenir une monocouche de particules sur la surface 6 et la bande transporteuse 3. Cette monocouche 3 est acheminée dans la boite noire 2 sous la caméra 1. Le défilement de la bande transporteuse 3 est alors stoppé par les moyens de commande 5 pour permettre de faire une prise de vues correcte des particules. L'image ainsi obtenue est ensuite transférée sous forme de signal électrique émis par la caméra 1 vers l'analyseur 4. Cette image appelée image analogique est ensuite traitée par l'analyseur 4 pour déterminer notamment le nombre de billes et leurs dimensions. Bien entendu, les résultats sont donnés après analyse de plusieurs images pour avoir une étude statistique de la granulométrie du produit. I1 devient donc possible d'automatiser le fonctionnement du granulateur au vu des résultats obtenus par l'analyse granulométrique des particules fabriquées, cette automatisation pouvant être réalisée par un ordinateur. L'installation décrite ci-dessus n'a été donnée qut titre d'exemple et il est bien entendu possible d'utiliser tout système d'analyse d'image compatible. Il est également possible de commander le fonctionnement de l'avancement de la monocouche sous la caméra 1 sans l'asservir au fonctionnement de l'analyseur d'image, ou d'utiliser l'installation de l'invention indépendamment d'un dispositif de fabrication de matériau. REVENDICATIONS 1. Procédé d'analyse granulométrique d'un matériau constitué de particules, en particulier d'un matériau issu d'une installation de fabrication de granulés, notamment d'un granulateur caractérisé en ce qu'il consiste à éventuellemen débarrasser ledit matériau des poussières fines indésirables, à farter une monocouche de particules sur une surface, à réaliser à l'arrêt au moins une prise de vues de ladite rclocruche, à analyser la ou les dites prises de vues au moyen d'un procédé d'analyse numérique pour déterminer la morphologie et la répartition granulométrique des particules. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dimension des particules est comprise entre 0,5 mm et 10 nin. 3. Installation pour la mise en oeuvre du procède selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comprend des noyens pour débarrasser ledit matériau des éventuelles poussières fines indésirables, des moyens pour former une monocouche de particules sur une surface, un dispositif (1) pour réaliser, à l'arrêt, des prises de vues de ladite monocouche, des moyens (3) pour amener ladite monocouche de particules au regard dudit positif de prise de vues, et des moyens (4) de digitalisation et d'analyse desdites prises de vues. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens pour former une monocouche de particules sur la surface (6) précitée, comprennent une alimentation (7) des particules sur ladite surface et des moyens (8) pour répartir lesdites particules alimentées sur celle-ci. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens pour répartir les particules sur la surface sont des moyens (8) de vibration de ladite surface. 6. Installation selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que les moyens pour débarrasser ledit matériau des éventuelles poussières fines indésirables sont une grille. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la grille précitée fait partie de la surface (6) précitée. 8. Installation selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisée en ce que les moyens de répartition des particules sur la surface oomprennent un élément formant bavette disposé à une hauteur déterminée au-dessus de ladite surface. 9. Installation selon l'une des revendications 3 à 8 caractérisée en ce que le dispositif (1) de prise de vues est mante dans une boîte noire (2). 10. Installation selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisée en ce que les moyens d'amenée de la nrnocouche de particules au regard du dispositif (1) de prise de vue sont constitués par une bande (3) transporteuse à surface non réfléchissante de la lumière. 11. Installation selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisée en ce que les moyens de commande des moyens d'amenée de la monocouche de particules sont asservis aux moyens de commande du dispositif de prise de vue et des moyens de digitalisation et d'analyse de l'image. 12. Installation selon la revendication 10, caractérisée en ce que la bande (3) transporteuse comprend des rebords (9) latéraux formant saillie à la face supérieure de ladite bande et ayant une surface non réfléchissante de la lumière. 13. Installation selon l'une des revendications 3 à 12, caractérisée en ce que la surface (6) précitée sur laquelle est formée la monocouche de particules est une surface plane inclinée par rapport à l'horizontale. 14. Installation selon lune des revendicaticns 3 à 6 et 8 à 12, caractérisée en ce que la surface précitée sur laquelle est formée la acraxxtorhe est formée par une seconde bande transporteuse.