Brevet FR2652285A1 — publié le 19910329

La présente invention concerne un procédé de tri optique d'un groisil comportant des particules d'au moins deux natures différentes, ainsi qu'un appareil de tri optique permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de tri optique du type de ceux par lesquels les particules de groisil sont acheminées jusqu'à des moyens de détection optique qui permettent de repérer la nature des particules dudit groisil afin de commander l'actionnement de moyens d'éjection séparant les particules en fonction de leur nature. Un procédé de ce type et un appareil de mise en oeuvre de ce procédé sont, notamment, décrits dans le brevet US-3 179 247, qui propose un dispositif de tri optique de matériaux, dans lequel un mélange de différents matériaux est distribué à l'extrémité supérieure d'un plan incliné transparent associé à une source de lumière, qui envoie à travers ledit plan, des faisceaux lumineux sur un dispositif optoélectronique comportant plusieurs unités observant ledit plan, dans une de ses largeurs, selon plusieurs canaux adjacents. Dans le prolongement de cette largeur, à l'extrémité inférieure du plan incliné, le dispositif de tri est muni d'une rangée de N buses devant lesquelles les particules du mélange sont amenées à passer.Ces buses servent d'unités d'éjection des particules indésirables et permettent, selon qu'elles délivrent ou non un jet d'air ou de gaz sous pression, de guider les particules vers l'une ou l'autre de deux sorties distinctes. Chacune de ces N buses est commandée par le dispositif optoélectronique, une buse délivrant ou ne délivrant pas un jet d'air ou de gaz, selon ce qui est observé par ledit dispositif opto-électronique dans la portion fictive dudit plan conduisant ladite buse. En particulier, lorsqu'au passage d'un élément opaque devant la source lumineuse, le dispositif opto-électronique observe, pour la portion fictive correspondant à cet élément, une intensité inférieure à un certain seuil, la buse devant laquelle cet élément est destiné à passer est activée de façon à diriger ledit élément vers, par exemple, une zone de refus. Cependant, les réalisations actuelles sont de toute évidence peu satisfaisantes quant à leur performance de sélection. En particulier, il arrive fréquemment que de petits grains d'infusibles ne soient pas détectés par le dispositif optoélectronique, alors qu'il est aussi grave, au niveau du retraitement des morceaux de verre, de laisser passer dans la masse desdits morceaux de verre, de gros ou de petits morceaux d'infusibles. Par ailleurs, il arrive aussi fréquemment, que de gros morceaux de verre soient considérés, par les dispositifs opto-électroniques, comme des morceaux d'infusibles et soient rejetés de la masse du groisil, ce qui est à l'origine d'une perte en verre non négligeable. La présente invention propose, quant à elle, un procédé qui permet de pallier les inconvénients précités. Cherchant à analyser les origines des erreurs ci-dessus exposées, il a été constaté, de façon surprenante, par le demandeur, que les images optiques des petits grains d'infusibles et des gros morceaux de verre, recueillies par le dispositif opto-électronique sont sensiblement déformées. Il semble, en effet, qu'il se produise au niveau des petits grains d'infusibles, un phénomène de diffraction. Les grains d'infusibles apparaissent, dès lors, à la caméra, plus petits qu'ils ne sont en réalité. De ce fait, les appareils de tri optique actuels ne permettent pas de détecter des grains d'infusibles de diamètre inférieur à 5 mm, les grains d'infusibles dont le diamètre est compris entre 5 et 10 mm n'étant, quant à eux, détectés que de façon incertaine. Quant aux gros morceaux de verre, il semble qu'ils se comportent, vis- -vis de la source lumineuse associée au dispositif opto-électronique, comme des prismes. Il se forme à leur périphérie des halos noirs, dont les dimensions peuvent etre importantes (un morceau de verre dont le diamètre moyen est d'environ 30 mm peut etre entouré par un halo ayant une épaisseur d'un ordre de grandeur de 5 mm). Or, de tels halos noirs sont détectés par le dispositif opto-électronique, qui commande, par conséquent, l'éjection desdits morceaux de verre. Ce phénomène est à l'origine d'une perte importante au niveau des quantités de verre retraitées. Fort de cette analyse, le demandeur propose, par la présente invention, de traiter séparément et différemment, les petites et les grosses particules du groisil, en adaptant la finesse du réseau optoélectronique à la granulométrie des particules observées. En particulier, il est proposé d'observer les gros morceaux de groisil avec un réseau observant des canaux suffisamment larges pour qu'une unité opto-électronique ne puisse pas détecter isolément une partie d'un halo entourant un morceau de verre, dont la couleur noire déclencherait automatiquement le rejet du morceau de verre, mais reçoive l'image des morceaux de verre dans leur intégralité, de sorte qu'elle ne visualise qu'une couleur moyenne gris clair, qui ne déclenche pas l'éjection du morceau de verre. Par ailleurs, étant donné qu'un tel réseau à maillage large ne permet pas de détecter les petits grains d'infusibles, puisque l'image d'un tel petit grain d'infusible est perçue dans son intégralité par une seule unité opto-électronique, qui ne repère qu' une couleur moyenne gris clair et ne commande, par conséquent, pas l'éjection dudit morceau d'infusible, il est proposé d'observer les particules du groisil de petite granulométrie par un réseau d'unités optoélectronique fin, de façon que les parties centrales sombres des petits grains d'infusibles puissent etre détectées, indépendamment des bordures éclairées desdits grains, dont l'éclairement résulte du phénomène de diffraction précédemment exposé. La présente invention a donc pour objet un procédé de tri optique d'un groisil comportant des particules d'au moins deux natures différentes, dans lequel - des particules dudit groisil sont acheminées jusqu'à des moyens de détection optique - lesdits moyens de détection repèrent les particules d'une première nature - les moyens d'éjection sont actionnés en fonction d'une information transmise par les moyens de détection, afin d'éjecter des particules de ladite première nature, de la masse du groisil ; - les particules de ladite première nature et la masse du groisil sont évacuées séparément caractérisé par le fait que dans une étape préalable, les particules de groisil sont soumises à un tri granulométrique, les moyens de détection étant adaptés à la granulométrie desdites particules. Avantageusement, lorsque le procédé de tri optique est du type de ceux pour lequel les moyens de détection comportent au moins une série d'unités de détection observant des canaux adjacents disposés sensiblement dans la largeur d'un plan sur lequel passe le groisil, la largeur des canaux observés est adaptée à la granulométrie des particules traitées. Après avoir été préalablement soumis à un tri granulométrique, les groisils correspondant à des particules de granulométrie différente peuvent etre acheminés parallèlement sur des séries d'unité de détection séparées observant des canaux de largeurs différentes. La largeur des canaux observés peut etre d'autant plus petite que la granulométrie des particules est fine. Le temps d'observation des unités de détection est adapté à la largeur des canaux observés. En particulier, lorsque la vitesse d'acheminement des particules est sensiblement constante au niveau des unités de détection, le temps d'observation des unités de détection peut etre sensiblement proportionnel à la largeur des canaux observés. La présente invention a aussi pour objet un appareil de tri optique permettant la mise en oeuvre dudit procédé et comportant des moyens de détection optique, des moyens d'éjection commandés par lesdits moyens de détection et des moyens d'acheminement des particules, cet appareil de tri étant caractérisé par le fait qu'il comporte aussi un dispositif de criblage des particules du groisil. De préférence, dans le cas d'un appareil de tri optique dont les moyens de détection comportent au moins une série de N unités de détection observant des canaux adjacents, des unités de détection observant des canaux adjacents peuvent etre couplées ensemble pour observer un canal de largeur plus importante. Avantageusement, lorsque l'appareil de tri optique est un appareil dont les moyens de détection optique comportent une caméra éclairée par une source lumineuse disposée par rapport à la caméra de l'autre côté d'un plan transparent sur lequel passe le groisil, l'intensité de ladite source lumineuse peut saturer les pixels de ladite caméra lorsqu'aucune particule ne s'interpose entre lesdits pixels et ladite caméra. Lesdits pixels peuvent aussi fournir une information numérique fonction de la valeur de l'intensité lumineuse qu'ils reçoivent. Préférentiellement, encore, les moyens de détection optiques observent les particules de groisil dans une chambre noire. Pour mieux faire comprendre l'invention, on va décrire ci-après, à titre purement illustratif et non limitatif, un mode de mise en oeuvre du procédé qu'elle propose, ainsi qu'un mode de réalisation de l'appareil de tri optique permettant la mise en oeuvre dudit procédé, à l'aide des dessins annexés. Sur ces dessins - la figure 1 est un schéma de principe représentant les différentes étapes d'un mode de mise en oeuvre du procédé de tri optique proposé par l'invention ; - la figure 2 illustre la détection d'un petit grain d'infusible par un réseau d'unités optoélectroniques correspondant à un maillage fin ; - la figure 3 illustre l'erreur de détection qui intervient sur un gros morceau de verre lorsqu'il est observé par un réseau d'unités opto-électroniques correspondant à un maillage fin ; - la figure 4 illustre l'observation d'un gros morceau de verre par un réseau d'unités optoélectroniques correspondant à un maillage large ; - la figure 5 illustre l'erreur de détection qui intervient sur un petit grain d'infusibles lorsqu'on l'observe par un réseau d'unités optoélectroniques correspondant à un maillage large ;; - la figure 6, enfin, est une schématisation d'un appareil de tri optique permettant la mise en oeuvre du procédé de l'invention. Ainsi que cela a été représenté schématiquement sur la figure 1 des dessins annexés, un premier mode de mise en oeuvre conforme au procédé de l'invention comporte, préalablement au tri optique proprement dit, une première étape A, dans laquelle le groisil est concassé, puis attritionné, ainsi qu'une deuxième étape B dans laquelle les particules du groisil, référencées de 1 à 4, sont soumises à un crible destiné à les séparer entre elles selon leur granulométrie. De façon à mieux faire comprendre l'invention et dans un souci de simplification, il est ici exposé un exemple de mise en oeuvre du procédé, dans lequel les particules 1 à 4 sont triées et séparées entre elles selon deux classes granulométriques, c'est-à-dire selon qu'elles sont de petite taille (particules référencées par 1 ou 3) ou de taille importante (particules référencées par 2 ou 4).Il est bien entendu tout-à-fait possible de réaliser d'autres criblages de particules, par exemple selon trois ou quatre granulométries différentes, sans pour autant sortir du cadre de l'invention. Une fois triées selon leur taille, les particules 1 ou 3 et 2 ou 4 sont transportées séparément et parallèlement jusqu'à des unités de tri optique, où elles sont soumises, dans une étape référencée par C1 pour les particules 1 ou 3 de petite taille et par C2 pour les particules 2 ou 4 de taille plus importante à un tri destiné à séparer entre elles les particules de verre 1 ou 2 des particules d'infusibles 3 ou 4. Dans une quatrième étape, référencée par D1 pour les petites particules 3 et par D2 pour les particules de taille plus importante 4, les particules d'infusibles 3 ou 4 sont elles-memes soumises à un deuxième tri destiné à séparer de la masse des infusibles, certains métaux qui s'y trouvent mélangés, par exemple, de façon classique à l'aide d'unités de détection du type inductif. En se référant aux Figures 1 et 6, on voit que chacune des deux unités de tri qui permettent la réalisation des étapes Cl ou C2 est munie à une de ses extrémités d'un plan transparent 7 d'un coté duquel est disposée une source lumineuse S éclairant à travers ledit plan transparent 7, les particules de groisil 1 à 4, ledit plan transparent 7 étant observé dans sa largeur par une caméra 9 disposée du côté dudit plan incliné opposé à la source lumineuse S. Les caméras 9 utilisées comportent 1024 cellules et observent une largeur de 1,28 mètre. Pour la mise en oeuvre de l'observation des morceaux de groisil 1 ou 3 de petite granulométrie (entre 6 et 12mm) dans l'étape C1, la caméra 9 est réglée de façon que chaque cellule de la caméra corresponde à un pixel de l'image reçue, chaque pixel observant, par conséquent, le plan transparent 7 sur une largeur d' environ 1 mm. Pour l'observation des gros morceaux de groisil 2 ou 4 et la mise en oeuvre de l'étape C2, les cellules de la caméra 9 sont logiquement couplées deux par deux, la largeur du plan transparent 7 étant donc observée par 512 pixels, chacun de ces pixels observant une largeur d'environ 2 mm. Il est à noter que l'utilisation de caméras à 1024 cellules autorise un couplage logique quatre par quatre desdites cellules et donc l'observation du plan transparent 7 dans une de ses largeurs par 256 pixels adjacents, ce qui assure d'excellents résultats quant au traitement des gros morceaux de groisil. Pour chacune des deux étapes C1 ou C2, les horloges associées aux caméras sont réglées de façon qu'un pixel observe sensiblement une surface ayant une forme carrée, le temps de déchargement d'un pixel étant, quant à lui, sensiblement le meme pour chacune des deux étapes C1 ou C2. Etant donné que la vitesse d'acheminement des particules 1 à 4 vers les unités de détection des caméras 9 est sensiblement la meme dans les deux cas, et que la largeur observée par un pixel dans l'étape CI, est double de la largeur observée par un pixel dans l'étape C2, le temps de chargement d'un pixel dans l'étape C2 est le double du temps de chargement d'un pixel dans l'étape C1.De ce fait, les temps de déchargement des pixels sont proportionnellement moins important par rapport à la durée d'un cycle d'observation lorsque la caméra 9 observe le plan transparent 7 avec un réseau de pixels large et il en résulte qu'un tri optique à l'aide d'un procédé conforme à l'invention est plus efficace sur du groisil obtenu avec un broyage grossier que sur du groisil obtenu avec un broyage fin, puisque le temps consacré à l'observation du plan transparent est en proportion plus important par rapport à la durée totale d'un cycle de la caméra dans le premier cas que dans le deuxième cas. On a illustré sur la figure 2 la détection d'un petit grain d'infusible 3 par un réseau d'unités opto-électroniques suffisamment fin. I1 ressort de cette figure qu'une telle détection intervient dès lors que les pixels de la caméra observent des parcelles dont la surface est de l'ordre de grandeur ou plus petite que la surface de la partie centrale sombre 3a desdits grains d'infusibles. Cependant, ainsi que cela a été illustré sur la figure 3, lorsqu'un gros morceau de verre 2 est observé par le maillage fin précité, le halo noir 2a qui l'entoure, ne manque pas d'etre détecté et ledit morceau de verre 2 se trouve, par conséquent, éjecté, dès lors que les dimensions des parcelles observées par les pixels sont de l'ordre de grandeur ou inférieures la largeur dudit halo noir 2a. Il ressort, par ailleurs, de la figure 4, sur laquelle a été illustrée l'observation d'un gros morceau de verre 2 par un réseau opto-électronique à maillage large, que l'utilisation d'un maillage large permet aux pixels dudit réseau de visualiser les gros morceaux de verre 2 sensiblement dans leur intégralité, lesdits pixels repérant ainsi une intensité lumineuse de couleur gris clair et ne détectant pas lesdits halos noirs 2a. En outre, ainsi que cela a été illustré sur la figure 5, si l'on cherche à observer des petits grains d'infusibles 3 avec ce meme maillage large, ceux-ci ne pourront que difficilement etre détectés, les pixels n'étant pas suffisamment fins pour détecter leur partie centrale noire 3a, et ne relevant au passage desdits infusibles 3 qu'une intensité lumineuse correspondant à un gris clair. Il est à noter que de façon nouvelle et particulièrement avantageuse, les sources lumineuses s utilisées dans les unités de tri optique permettant la mise en oeuvre des étapes C1 ou C2 ont une intensité telle que les cellules des caméras 9 se trouvent éblouies et saturées lorsqu'aucune particule 1 à 4 ne vient s'interposer entre elles et leur source lumineuse S, ce qui permet de pallier sensiblement les difficultés souvent rencontrées pour réaliser un éclairage constant sur toute une largeur du plan de détection. Il est fixé pour chacune des étapes C1 ou C2, un seuil d'intensité lumineuse en-dessous duquel les particules 1 à 4 qui passent devant la caméra sont considérées comme des infusibles. Ce seuil correspond sensiblement à une couleur gris foncé. Il est aussi possible d'utiliser des réseaux opto-électroniques dans lesquels les pixels renvoient des informations numériques liées aux intensités lumineuses qu'ils observent. Ceci permet, en particulier, de réaliser notamment un troisième tri pour séparer, par exemple, le verre blanc du verre de couleur. De façon classique, et comme on peut le voir, sur la figure 6, une unité de tri optique permettant la mise en oeuvre des étapes C1 et C2 du procédé précédemment décrit comprend un couloir d'alimentation 5 qui est le plateau d'une table vibrante, sur lequel est distribué un mélange de groisil concassé, à partir d'une trémie 6 située audessus dudit couloir 5, vers une de ses extrémités. Ce couloir 5 débouche à son autre extrémité, sur une zone d'éjection qui comporte un plan translucide 7 incliné disposé sous ledit couloir 5. Ce plan incliné 7 est muni à son extrémité inférieure, d'organes d'éjection 8, qui sont par exemple, des buses d'éjection à air comprimé, ces organes d'éjection 8 étant actionnés en fonction des informations relevées par les unités de détection de la caméra 9. Ce plan incliné transparent 7 est disposé dans une chambre noire dont les parois 10 comportent une fente 11 destinée à laisser passer les ondes lumineuses envoyées par la source S sur les morceaux de groisil 1 ou 2 à travers le plan incliné transparent 7, jusqu'à la caméra. Cette chambre noire permet, en particulier, d'atténuer les perturbations lumineuses extérieures, comme celles dues, par exemple, à la réflexion de la lumière du jour sur des porcelaines. REVENDICATIONS 1 - Procédé de tri optique d'un groisil comportant des particules (1 à 4) d'au moins deux natures différentes, dans lequel - des particules (1 à 4) dudit groisil sont acheminées jusqu'à des moyens de détection optique (9) - lesdits moyens de détection (9) repèrent les particules (3 ou 4) d'une première nature - des moyens d'éjection (8) sont actionnés en fonction d'une information transmise par les moyens de détection (9), afin d'éjecter des particules (3 ou 4) de ladite première nature de la masse du groisil - les particules (3 ou 4) de ladite première nature et la masse du groisil (1 ou 2) sont évacuées séparément ; caractérisé par le fait que dans une étape préalable (B) les particules de groisil sont soumises à un tri granulométrique, les moyens de détection (9) étant adaptés à la granulométrie desdites particules. 2 - Procédé selon la revendication 1, pour lequel les moyens de détection (9) comportent au moins une série d'unités de détection observant des canaux adjacents disposés sensiblement dans la largeur d'un plan sur lequel passe le groisil, caractérisé par le fait que la largeur des canaux observés est adaptée à la granulométrie des particules traitées. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que après avoir été préalablement soumis à un tri granulométrique, les groisils correspondant à des particules (1,3 ; 2,4) de granulométrie différente sont acheminés parallèlement sur des séries d'unités de détection séparées observant des canaux de largeurs différentes. 4 - Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que la largeur des canaux observés est d'autant plus petite que la granulométrie des particules est fine. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le temps d'observation des unités de détection (9) est adapté à la largeur des canaux observés. 6 - Procédé selon la revendication 5, dans lequel la vitesse d'acheminement des particules (1 à 4) est sensiblement constante, au niveau des unités de détection (9), caractérisé par le fait que le temps d'observation des unités de détection est sensiblement proportionnel à la largeur des canaux observés. 7 - Appareil de tri optique permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 6, comportant des moyens de détection optiques (9), des moyens d'éjection (8) commandés par lesdits moyens de détection (9), et des moyens d'acheminement des particules, caractérisé par le fait qu'il comporte aussi un dispositif de criblage des particules (1 à 4) du groisil. 8 - Appareil selon la revendication 7, dans lequel les moyens de détection (9) comportent au moins une série d'unités de détection observant des canaux adjacents, caractérisé par le fait que des unités de détection observant des canaux adjacents sont couplées ensemble pour observer un canal de largeur plus importante. 9 - Appareil selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel les moyens de détection optiques comportent une caméra (9) éclairée par une source lumineuse (S) disposée par rapport à la caméra (9) de l'autre côté d'un plan transparent (7) sur lequel passe le groisil, caractérisé par le fait que l'intensité de ladite source lumineuse (S) sature les pixels de ladite caméra (9) lorsqu'aucune particule ne s'interpose entre ledit pixel et ladite caméra (9). 10 - Appareil selon la revendication 9, caractérisé par le fait que lesdits pixels fournissent une information numérique proportionnelle à la valeur de l'intensité lumineuse qu'ils reçoivent. 11 - Appareil selon l'une des revendications 7 à 10, caractérisé par le fait que les moyens de détection optique observent les particules (1 à 4) de groisil dans une chambre noire (10).