Brevet FR2723327A1 — publié le 19960209

La présente invention a pour objet un dispositif pour le tri couleur d'objets disposés sur un convoyeur à bande, et plus particulièrement pour le tri des fruits et des légumes, notamment des melons. En effet, la séparation automatisée des fruits et légumes selon leur taille, ou calibre, est connue depuis longtemps. Elle consiste par exemple en un palpeur formé d'une réglette soulevée par le passage de chaque objet et reliée à un capteur mesurant l'angle de rotation de cette réglette et définissant ainsi la hauteur de l'objet à traiter (voir la demande de brevet français FR.93/05335), ou consiste encore en un dispositif opto-électronique par caméra (voir même demande). Avant leur stockage ou leur commercialisation, il est également nécessaire de trier les fruits ou légumes selon leur maturité. Un tel tri, réalisé soit avant le calibrage, soit après ce dernier, peut être effectué de plusieurs méthodes. En opposition avec le tri manuel, toujours possible, mais lent, les systèmes automatisés font appel soit à des capteurs sous forme de caméra, soit à des mesures du rayonnement réfléchi de trois longueurs d'ondes différentes (en général correspondant au rouge, au vert et au bleu, dit système R.V.B.). Ces deux techniques, appliquées sur des lignes de tri de fruits ou légumes, sont relativement coûteuses, compte tenu des cadences nécessaires (de l'ordre de huit fruits par seconde). D'autre part, se posent des problèmens de variations de la profondeur de champ lorsque les fruits ou légumes défilant sur les convoyeurs sont de taille très différentes : c'est par exemple le cas pour les melons dont les diamètres peuvent varier de 60 à 180 mm environ (soit du simple au triple). De plus, la différenciation des couleurs est plus délicate avec certains fruits ou légumes, par exemple les melons (nuances de vert/jaune) qu'avec d'autres dont les couleurs à maturité sont bien tranchées, par exemple les tomates (rouge/vert). De telles difficultés expliquent que les melons en particulier, n'ont (jusqu'à maintenant) jamais pu être séparés par un tri couleur automatisé. La présente invention pallie ces inconvénients en proposant un dispositif simple et donc peu coûteux permettant le tri couleur des melons, des fruits, des légumes, et plus généralement d'objets fragiles et/ou présentant des dimensions variables. En effet, le dispositif selon l'invention est destiné au tri couleur d'objets disposés en ligne sur un convoyeur à bande et est caractérisé en ce qu'il comprend un bras articulé en matériau léger formé d'une plaque allongée, une extrémité étant fixée et mobile autour d'un axe horizontal situé au-dessus des objets et la seconde extrémité libre, recourbée faisant glisser sa partie convexe, percée d'un orifice, à la surface supérieure des objets à trier, quasi-immobiles sur ledit convoyeur, et une fibre optique, reliée à un microprocesseur et fixée à la partie concave de l'extrémité libre du bras en face dudit orifice, effectuant une reconnaissance ou une mesure d'au moins une couleur de la surface supérieure dudit objet lorsque le bras est en contact avec cette dernière. La plaque dudit bras articulé est réalisée en matériau léger, de préférence en matière plastique, par exemple en polyéthylène. Ce bras a pour fonction première d'amener le détecteur de couleur à quelques millimètres de la surface à reconnaître. Si les objets à trier sont eux-mêmes de petite taille, ou légers, ou fragiles (par exemple s'il s'agit de fruits), le bras articulé glissant sur leur surface supérieure ne doit ni les abimer, ni les faire basculer ou dévier de leur trajectoire sur le convoyeur. Ce bras, appelé aussi palpeur, est retenu par son extrémité supérieure en pivotant autour d'un axe horizontal, situé au-dessus des objets à trier, dans le plan de leur défilement. Sa position de repos est verticale et sa seconde extrémité libre, recourbée, est soulevée par chaque objet défilant au-dessous de lui. Cette seconde extrémité est percée d'un orifice, de préférence circulaire, de taille au moins égale à l'embout de la fibre optique détectant la couleur. Ledit embout est positionné en regard de l'orifice, et fixé à la partie convexe de l'extrémité du bras qui peut être renforcée à cet endroit, par un doublement de l'épaisseur de la plaque, par exemple. Ce mode de fixation du détecteur de couleur permet de maintenir ce dernier à une distance quasi constante de la surface à reconnaître les problèmes de profondeur de champ des système R.V.B. utilisées dans l'art antérieur sont donc résolus. En outre, la "mesure" de couleur n'est pas perturbée par l'environnement extérieur pouvant interférer, comme avec les détecteurs classiques placés à plusieurs centimètres, voire plusieurs dizaines de centimètres de l'objet à reconnaitre. Par "mesure1 de couleur, on entend soit la détection précise des caractéristiques colorimétriques des objets à trier, soit le contrôle de ces couleurs, soit la comparaison avec une ou plusieurs couleurs étalonnées, c'est-à-dire la reconnaissance d'une ou plusieurs couleurs apprises Cette mesure peut être unique, par exemple à la verticale de l'objet à trier ou dans une zone comprise approximativement entre les deux tangentes à l'objet issues de l'orifice du palpeur, dans le cas où l'objet entier, ou sa partie supérieure, est de forme approximativement sphérique. Le dispositif selon l'invention s'applique, de manière tout à fait avantageuse, aux objets alignés sur le convoyeur à bande, qui sont de tailles variables. En effet, l'extrémité du bras articulé suit la surface supérieure de chaque objet et la mesure de la couleur peut s'effectuer pour chacun dans les mêmes conditions, sans nécessité de mise au point, ni problème de profondeur de champ du détecteur de couleur, puisque la fibre optique souple "suit" le palpeur. De manière préférée, les objets à trier sont des fruits ou des légumes, tels que pommes, tomates, abricots etc.. ou même des melons, fruits qui présentent de grandes variations de taille, donc de diamètre, et pour lesquels aucun tri couleur n'a été mis en oeuvre jusqu'à présent. Une seconde variante selon l'invention est d'associer un système de mesure de la hauteur des objets disposés sur le tapis transporteur au système spectroscopique de détermination de la couleur de calibrage, la hauteur de déplacement de l'extrémité libre du bras déterminant la taille de l'objet à trier. L'avantage principal d'un tel dispositif est d'effectuer simultanément, c'est-à-dire exactement au même instant, le calibrage de l'objet, par exemple du fruit ou du légume, et la mesure de couleur, directement liée dans ce cas à l'état de maturité du fruit ou du légume. En conséquence, l'automatisme peut effectuer en même temps l'analyse de ces deux types d'information et donc diriger l'objet de manière précise et définitive vers son lieu de stockage par une programmation qui est simple. De manière préférée, le convoyeur utilisé est un convoyeur à bande lisse sur lequel les objets à trier peuvent se toucher, par opposition aux convoyeurs dits "à godets" ou "à alvéoles", où les objets n'occupent que des positions prédéterminées, et généralement régulièrement espacées. L'avantage des convoyeurs à bande lisse est une plus grande cadence de tri, puisque les objets sont plus rapprochés. C'est de préférence la bande du convoyeur qui défile, à quelques centimètres au-dessous du bras articulé, les objets à trier étant quasi immobiles sur celle-ci. Sa vitesse peut atteindre et dépasser 40 cm/seconde, sans que les mesures effectuées ne soient perturbées, ce qui autorise le traitement d'au moins six objets par seconde, selon la taille de ces derniers. Le dispositif selon l'invention présente donc de nombreux avantages et s'applique à tous types d'objets, même les plus fragiles, tels que par exemple les fruits ou les légumes, pour une séparation leur couleur. En particulier ce dispositif permet le tri simultané des fruits ou des légumes en fonction de leur calibre et de leur couleur. Enfin, le dispositif selon l'invention résoud le problème du tri-couleur d'objets de tailles très variables, tels que les melons. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques de celle-ci seront mises en évidence à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé, illustrant, à titre d'exemple non limitatif, comment l'invention peut être réalisée. La figure unique est une vue schématique latérale du dispositif selon l'invention qui permet de calibrer et de trier selon la couleur des objets (1) par exemple de forme sphérique tels que des melons, rangés les uns derrière les autres sur la bande (2) transporteuse du convoyeur. La bande transporteuse (2) qui défile dans le sens de la flèche, fait circuler les objets (1) quasi-immobiles, au-dessous d'un axe (3) horizontal, perpendiculaire à la direction de défilement, auquel est fixé l'extrémité supérieure d'un bras articulé (4). Ce bras (4) est constitué d'une plaque en polyéthylène, d'une largeur de 20 mm, d'épaisseur 3 mm et de 250 mm de longueur, recourbée à son extrémité inférieure, qui est libre. Au repos, le bras (4) est vertical ; sa hauteur, c'est-à-dire la distance entre son extrémité inférieure (5) et la bande transporteuse (2) est ici voisine de 40 mm ; elle est variable et réglable selon les dimensions des objets (1), ou plutôt du plus petit objet de la série à trier. Le bras (4) présente sa face convexe aux objets (1) arrivant sur le convoyeur : il est alors soulevé et glisse sur la surface supérieure de chaque objet (1). Ledit bras est relié à un capteur, non représenté sur la figure, qui mesure alors l'angle maximum de rotation de la plaque formant levier, définissant ainsi la hauteur de l'objet (1), donc son diamètre, si celuici est sphérique. A environ deux centimètres de l'extrémité inférieure (5) du bras (4), est percé d'un orifice, ici circulaire, de 10 mm de diamètre. En face de cet orifice (6), perpendiculairement sur la face concave de l'extrémité (5) est fixé l'embout (7) de la fibre optique souple (8) reliée au détecteur de couleur (9) (spectrophotomètre) (10). La fixation de l'embout (7) de la fibre optique (8) est renforcée par le doublement de l'épaisseur de la plaque du bras (4) dans cette zone. La distance de "lecture" ou de reconnaissance de la couleur est ainsi rendue très faible, pratiquement fixe, et voisine de 3 à 4 millimètres. Avant le début du tri, on apprend au système microprocesseurfibre optique à reconnaître une ou plusieurs couleurs, dites d'étalonnage ou de référence, qui sont fonction de la nature et de la variété des fruits à trier, ou même du degré de maturité souhaité. Le dispositif présenté permet donc d'effectuer simultanément, ce qui simplifie beaucoup l'automatisme, deux mesures concevant les fruits à trier : le calibre et la maturité grâce respectivement à la détermination par le bras de la hauteur du fruit et la reconnaissance par la fibre optique de la couleur du fruit, à des cadences pouvant dépasser 8, voire 10 fruits par seconde lorsqu'il s'agit de melons. I1 s'adapte sans problème à des objets de tailles très variables, par exemple les melons dont le diamètre varie généralement entre 60 et 180 mm. REVENDICATIONS 1) Dispositif pour le tri couleur d'objets (1) disposés en ligne sur un convoyeur à bande (2) caractérisé en ce qu'il comprend un bras articulé (4) en matériau léger formé d'une plaque allongée, une extrémité étant fixée et mobile autour d'un axe (3) horizontal situé au-dessus des objets (1) et la seconde extrémité libre recourbée (5) faisant glisser sa partie convexe, percée d'un orifice (6), à la surface supérieure des objets à trier, quasi-immobiles sur ledit convoyeur, et une fibre optique (8), reliée à un microprocesseur (9) et fixée à la partie concave de l'extrémité libre (5) du bras (4) en face dudit orifice (6), effectuant une reconnaissance ou une mesure d'au moins une couleur de la surface supérieure dudit objet (1) lorsque le bras (4) est en contact avec cette dernière. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les objets (1) défilant sur le convoyeur à bande (2) sont de tailles différentes. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que les objets (1) à trier sont des fruits ou des légumes. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les objets (1) à trier sont des melons. 5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le bras articulé (4) est relié à un sytème de calibrage, la hauteur du déplacement de son extrémité libre (5) déterminant la taille de l'objet trié. 6) Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que la vitesse de la bande du convoyeur est d'au moins 40 cm/seconde. 8) Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 au tri des fruits et légumes selon leur couleur. 9) Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 au tri des fruits et légumes simultanément selon leur couleur et leur calibre. 10) Application du dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9 au tri des melons.