Brevet FR2658098A1 — publié le 19910816

PROCEDE POUR LE TRI D'OBJETS EN FONCTION DE FORMES ET/OU DE DIMENSIONS De nombreuses activités économiques font appel à des systèmes de tris d'objets selon leurs formes, leur régularité ou leurs dimensions. I1 est par exemple apparu nécessaire de trier des pommes selon leur diamètre ou des galets selon leur degré de rondicité. En ce qui concerne le tri de pommes selon leur diamètre, on connaît des dispositifs qui comprennent un tapis roulant sur lequel se trouvent des pommes qui défilent une par une sous une caméra reliée à un ordinateur. La caméra capte le diamètre de chaque pomme, l'information est envoyée à l'ordinateur, lequel compare les informations reçues avec les paramètres programmés et déclenche un système d'aiguillage qui dirige les pommes une par une vers des transnporteurs différents selon leur calibre. Ces dispositifs ne donnent pas entière satisfaction car la caméra placée au-dessus du tapis roulant ne considère chaque pomme que par une dimension en plan et non en volume. Ainsi, une pomme coupée en deux, par exemple, serait considérée comme correcte puisque la caméra ne tient pas compte des dimensions des pommes dans les trois directions de l'espace. Dans le cas des pommes, le seul critère réel est le calibre car de graves irrégularités de forme sont extrêmement peu probables. On n'a donc pas à retenir un tel critère de choix. En revanche, ces systèmes ne peuvent pas être utilisés pour le tri d'objets dont la forme est d'importance majeure, ce qui est le cas des galets destinés à certains processus industriels. Les galets que l'on ramasse à l'état naturel dans des gisements ont des dimensions et des formes très variées alors que l'on ne doit retenir que ceux ayant à la fois une forme sphérique aussi régulière que possible et un certain calibre. Ils ont l'avantage de constituer un matériau de faible coût et pour qu'ils ne perdent pas cet avantage, il faut pouvoir les trier selon un procédé très rapide et donc peu coûteux, ou selon un procédé un peu plus lent mais nécessitant un investissement matériel raisonnable. L'inventeur a décrit dans le brevet FR-A-86 15.626 un procédé de tri de galets selon lequel le tri est obtenu par des effets mécaniques alliés aux effets de la gravité et/ou à des vibrations. Selon ce procédé, les galets sont acheminés sur un transporteur à bande sans fin, tout en étant soumis à une force calculée pour ne faire rouler que les galets suffisamment sphériques dans un sens et pour que la bande continue d'acheminer dans le sens opposé les galets présentant des méplats. Il s'agit donc d'une combinaison d'automatismes et de la loi naturelle de la gravité. Bien que ce système présente l'avantage de ne nécessiter qu'un investissement réduit pour un résultat appréciable, il présente l'inconvénient d'être assez lent et encombrant. La présente invention apporte une solution nouvelle au problème du tri d'objets, en permettant de les trier très rapidement et selon leur forme. A cette fin, l'invention a pour objet un procédé pour le tri d'objets en fonction de formes et ou de dimensions, du type selon lequel on déplace des objets en regard d'un détecteur tel qu'une caméra caractérisé en ce que l'on déplace les objets selon deux parcours différents, l'un sensiblement horizontal, obtenu par déplacement d'un support sur lequel les objets reposent, l'autre vertical obtenu par la mise en chute libre des objets lorsque ceux-ci tombent à la fin du parcours horizontal, que l'on détecte d'une part le contour considéré perpendiculairement à l'axe de chute et d'autre part le contour considéré parallèlement à l'axe de chute, et que l'on dirige les objets un par un vers au moins deux zones de stockage en fonction du résultat de la détection. Selon d'autres caractéristiques de ce procédé - on calcule le rapport d'au moins deux grandeurs caractéristiques du contour des objets afin de détecter la régularité dudit contour, notamment par référence à une sphère; - les grandeurs sont des distances séparant deux points opposés de la surface des objets; - on traite plus de deux distances et que l'on considère le rapport de la plus grande et de la plus petite de toutes les distances traitées; - on traite plus de deux distances et que l'on considère le rapport de deux distances correspondant à deux points voisins et cela successivement pour toutes les distances traitées; - les grandeurs sont d'une part l'aire des objets considérée selon une projection dans un plan perpendiculaire à l'axe de détection d'au moins un détecteur, et d'autre part le périmètre de cette aire;; - on détecte les objets selon au moins deux axes convergeant vers l'axe de chute. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un transporteur ayant une extrémité libre, au moins un détecteur optique tel qu'un ensemble à photodiodes situé au-delà de ladite extrémité libre et à un niveau inférieur, un calculateur associé au détecteur, respectivement chaque détecteur, des moyens de groupage d'objets selon au moins deux catégories et un mécanisme relié au calculateur et destiné à affecter chaque objet sélectivement à l'un ou l'autre des moyens de groupage. Selon d'autres caractéristiques de ce dispositif - il comprend au moins deux détecteurs disposés selon des axes non parallèles et qui concourent vers une partie de l'espace située au delà et au-dessous de l'extrémité libre du transporteur; - il comprend un mécanisme d'aiguillage relié au calculateur et associé à des moyens de groupage aboutissant à au moins deux zones de stockage distinctes; - les moyens de groupage sont constitués par des convoyeurs; - le dispositif comprend au moins un ensemble composé d'un détecteur et de moyens d'éclairage, lesquels sont placés en regard du détecteur et en opposition de ce dernier, à un emplacement tel que des objets tombant en chute libre depuis l'extrémité libre du transporteur passent entre le détecteur et les moyens d'éclairage; - les moyens d'éclairage comprennent au moins une source lumineuse située derrière un écran translucide. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée ci-après faite en référence au dessin annexé. Bien entendu la description et le dessin ne sont donnés qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif conforme à l'invention appliqué au tri de galets et ne comportant qu'un seul détecteur. La figure 2 est une vue schématique d'un dispositif conforme à l'invention appliqué au tri de galets et comportant deux détecteurs. En se reportant à la figure 1, on voit qu'un dispositif conforme à l'invention comprend un transporteur 1 à bande sans fin sur lequel se trouvent, en file indienne, des galets A. L'extrémité libre 2 du transporteur 1 se trouve au-dessus d'un volet articulé 3 dont la partie inférieure est associée à un mécanisme 4 par lequel il peut être placé selon deux orientations différentes. Au-dessous du volet 3, se trouvent deux convoyeurs 5 et 6 dont les extrémités 7 et 8 se trouvent au-dessus de trémies respectivement 9 et 10. Entre l'extrémité libre 2 du transporteur 1 et le volet articulé 3, se trouve un ensemble de détection qui sera décrit en détail plus loin et qui comprend un moyen d'éclairage 11 ayant au moins une source lumineuse, un écran translucide 12 et un détecteur 13 placé en regard de l'écran 12 et relié par une ligne 14 à un calculateur 15, lui-même relié au mécanisme 4 par une ligne 16. Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant Le transporteur 1 est mis en marche afin de faire progresser les galets A depuis un poste de chargement (non représenté) jusqu'à l'extrémité libre 2, selon la flêche F1. Les galets tombent alors en chute libre selon la flêche F2 et passent entre le détecteur 13 et l'écran 12 illuminé par le moyen d'éclairage 11. L'écran 12 a pour but de rendre aussi homogène que possible le rayonnement 20 dirigé vers le détecteur 13. Lorsqu'un galet A, au cours de sa chute, traverse le rayonnement 20, il crée une zone d'ombre 21 qui est captée par le détecteur 13 et interprêtée par le calculateur 15, en fonction d'un programme. Le procédé conforme à l'invention, consiste à détecter le contour de chaque galet lorsqu'il est en chute libre, d'une part perpendiculairement à l'axe de chute x et, d'autre part, parallèlement audit axe x. Lorsque l'on dispose un seul détecteur, ce qui est le cas de la figure 1, le contour considéré perpendiculairement est défini, en vue du traitement informatique du calculateur 15, par la largeur de la zone d'ombre 21, mesurée horizontalement. Dans la pratique, cela peut être obtenu en utilisant, comme élément sensible du détecteur 13, une barrette de photodiodes. Cellesci ont une certaine hauteur qui détermine le "pas" de mesure lors du déplacement vertical des galets. Au fur et à mesure que le galet considéré descend, le nombre de photodiodes ainsi que leur répartition varient en fonction de la largeur et de la forme du galet. La même barrette de photodiodes donne aussi une information sur le contour considéré verticalement en prenant en compte le temps de passage du galet. Pour l'application de l'invention au tri de galets, le critère essentiel est celui de son contour qui doit être aussi proche que possible de celui d'une sphère. Ce qui diffère un galet sphérique (à retenir) d'un galet non sphérique (à rejeter) provient soit de la forme générale qui rappelle alors une forme allongée, ovolde ou même cylindroide, soit de la présence d'irrégularités locales : bosses et/ou creux. Pour détecter une forme allongée, le programme du calculateur 15 prévoit de déterminer le rapport entre la plus grande dimension et la plus petite dimension mesurées indistinctement à l'horizontale ou à la verticale et séparant deux points opposés de la surface des galets. Ce rapport révéle en effet une forme allongée s'il n'est pas égal ou sensiblement égal à 1. Le programme détermine les valeurs inférieure et supérieure de la fourchette à l'intérieur de laquelle un galet déterminé est considéré comme satisfaisant ou pas. Pour détecter une forme sphéroïde acceptable, on considère le rapport entre l'aire de la zone d'ombre 21 provoquée pendant tout le temps du passage du galet devant le détecteur 13, et le périmètre de cette même zone d'ombre. Ce rapport est constant et, ici encore, le programme détermine les écarts types acceptables et inacceptables. Pour détecter la présence de bosses, le calculateur 15 est programmé pour tenir compte de huit diamètres régulièrement espacés. Le rapport de deux diamètres voisins, calculé successivement pour les huit diamètres est égal à 1 lorsque la zone d'ombre 21 est circulaire, et le programme détermine les écarts types acceptables et inacceptables. Quand un galet A passe devant le détecteur 13, celui-ci envoie au calculateur 15 des signaux électriques qui sont fonction de l'état des photodiodes. Le calculateur 15 effectue les calculs voulus et détermine pour chaque galet A s'il doit être retenu ou rejeté. Si le galet considéré Al est à retenir, le volet 3 doit être placé ou maintenu dans la position indiquée en trait pointillé avant que le galet ne l'atteigne. Le galet AI accoste obliquement le volet 3 et ne subit donc pas de choc frontal susceptible de l'endommager. Il est dirigé vers le convoyeur 6 et rejoint les galets Al déjà sélectionnés et placés sur une zone de stockage (non représentée). Si le galet considéré est à rejeter, le volet 3 doit être placé ou maintenu dans la position indiquée en trait plein. Il est dirigé vers le convoyeur 5 et rejoint les galets A2 déjà rejetés et placés sur une zone de stockage (non représentée). Les mouvements du volet 3 sont provoqués par le mécanisme 4 déclenché par le calculateur 15. En se reportant maintenant à la figure 2, on voit un mode de réalisation de l'invention selon lequel on prévoit deux ensembles détecteur - éclairage au lieu d'un seul. Sur cette figure, les mêmes éléments portent les mêmes références. On voit qu'au-dessous de l'extrémité libre 2 du transporteur 1, se trouvent deux récepteurs 30 et 31 placés en regard de deux moyens d'éclairage 32 et 33 avec interposition d'écrans translucides 34 et 35. Comme dans le cas de la figure 1, les détecteurs 30 et 31 sont placés en opposition des écrans 34 et 35 par rapport à l'axe de chute x. Les deux ensembles 30-32-34 et 31-33-35 sont décalés angulairement de 90 degrés afin de considérer des plans des galets perpendiculaires, ce qui diminue les risques d'erreurs. Le détecteur 30 est relié au calculateur 15 par une ligne 36 et le détecteur 31 est relié au calculateur 15 par une ligne 37. Le fonctionnement de ce dispositif est analogue à celui qui a été décrit en regard de la figure 1 mais le programme du calculateur 15 doit, bien entendu, être adapté à la présence de deux détecteurs et, par conséquent, au traitement d'un plus grand nombre de données. On pourrait aussi prévoir trois détecteurs, voire plus, et ce nombre dépend des applications envisagées et du degré de finesse voulu pour exercer le tri. Dans le cas des galets, ayant obtenu des galets Al satisfaisants séparés des galets A2 irréguliers, il est possible de calibrer aisément les galets Al qui sont tous réguliers. Le calculateur 15 utilisé est doté d'un microprocesseur 16 bits qui en fait un ordinateur de puissance suffisante pour effectuer des calculs en temps réel. Le procédé objet de l'invention permet d'effectuer un tri de galets selon une cadence de tri de dix à vingt galets par seconde, avec un matériel peu encombrant. REVENDICATIONS 1- Procédé pour le tri d'objets en fonction de formes et ou de dimensions, du type selon lequel on déplace des objets en regard d'un détecteur tel qu'une caméra caractérisé en ce que l'on déplace les objets selon deux parcours différents, l'un sensiblement horizontal, obtenu par déplacement d'un support sur lequel les objets reposent, l'autre vertical obtenu par la mise en chute libre des objets lorsque ceux-ci tombent à la fin du parcours horizontal, que l'on détecte d'une part le contour considéré perpendiculairement à l'axe de chute et d'autre part le contour considéré parallèlement à l'axe de chute, et que l'on dirige les objets un par un vers au moins deux zones de stockage en fonction du résultat de la détection. 2- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on calcule le rapport d'au moins deux grandeurs caractéristiques du contour des objets afin de détecter la régularité dudit contour, notamment par référence à une sphère. 3- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les grandeurs sont des distances séparant deux points opposés de la surface des objets. 4- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on traite plus de deux distances et que l'on considère le rapport de la plus grande et de la plus petite de toutes les distances traitées. 5- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on traite plus de deux distances et que l'on considère le rapport de deux distances correspondant à deux points voisins et cela successivement pour toutes les distances traitées. 6- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les grandeurs sont d'une part l'aire des objets considérée selon une projection dans un plan perpendiculaire à l'axe de détection d'au moins un détecteur, et d'autre part le périmètre de cette aire. 7- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on détecte les objets selon au moins deux axes convergeant vers l'axe de chute. 8- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un transporteur (1) ayant une extrémité libre (2), au moins un détecteur optique (13-30-31) tel qu'un ensemble à photodiodes situé au-delà de ladite extrémité libre (2) et à un niveau inférieur, un calculateur (15) associé au détecteur (13), respectivement chaque détecteur (30 et 31), des moyens de groupage (5-69-10) d'objets (A) selon au moins deux catégories (Al et A2) et un mécanisme (3-4) relié au calculateur (15) et destiné à affecter chaque objet (A) sélectivement à l'un (5-9) ou l'autre (6-10) des moyens de groupage. 9- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux détecteurs (30 et 31) disposés selon des axes non parallèles et qui concourent vers une partie de l'espace située au-delà et au-dessous de l'extrémité libre (2) du transporteur (1). 10- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme d'aiguillage (3-4) relié au calculateur (15) et associé à des moyens de groupage (5-9 et 6-10) aboutissant à au moins deux zones de stockage distinctes. 11- Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de groupage sont constitués par des convoyeurs (5 et 6). 12- Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un ensemble composé d'un détecteur (13-30-31) et de moyens d'éclairage (11-32-33), lesquels sont placés en regard du détecteur (13-30-31) et en opposition de ce dernier, à un emplacement tel que des objets (A) tombant en chute libre depuis l'extrémité libre (2) du transporteur (I) passent entre le détecteur (13-30-31) et les moyens d'éclairage (11-32-33). 13- Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage comprennent au moins une source lumineuse (11-32-33) située derrière un écran translucide (12-34-35).