Brevet FR2812086A1 — publié le 20020125

Les tunnels cryogéniques utilisent des gaz liquéfiés pour maintenir une atmosphère très froide à l'intérieur d'un volume dans lequel passent, selon une allure régulière, des produits alimentaires supportés par un tapis convoyeur. De plus en plus, la Demanderesse propose à sa clientèle industrielle, des services parmi lesquels celui selon lequel tout le matériel cryogénique nécessaire à un client est mis à sa disposition et le client ne paie qu'un service englobant le prix de location de l'équipement, de la ligne cryogénique et du fluide cryogénique effectivement utilisé. Pour mettre en oeuvre ce service de façon irréprochable et le valoriser ainsi auprès des clients, il faut connaître avec précision la quantité de produits alimentaires traités par chaque client. Dans la demande FR-97 02 498, on a décrit une installation de traitement d'articles alimentaires du type comprenant un appareil de refroidissement d'articles alimentaires par mise en présence des articles avec un fluide cryogénique, l'installation comportant en outre des moyens de détection desdits articles traités par ledit appareil, ces moyens étant adaptés pour la détermination d'une valeur représentative de la qualité et/ou la quantité d'articles traités par ledit appareil, I'installation comportant par ailleurs, reliés à ladite unité de traitement d'informations, des moyens de mesure de la quantité de fluide cryogénique avec lequel les articles sont mis en présence, et l'unité de traitement d'informations comporte des moyens de calcul de la température de chaque article en sortie de l'appareil. L'invention vise à améliorer la détermination de la quantité d'articles traités dans l'appareil en créant des moyens pour déterminer le volume occupé dans l'appareil de traitement par les produits traités. Elle a donc pour objet un procédé de mesure du taux d'occupation sur un tapis convoyeur de produits transportés par ce convoyeur, caractérisé en ce qu'il consiste à faire balayer le tapis convoyeur en déplacement, par un faisceau laser selon la largeur dudit tapis, à déterminer le trajet aller-retour du faisceau laser réfléchi d'une part par les produits transportés et d'autre part, par la surface du tapis convoyeur, à déterminer à partir desdits trajets aller- retour du faisceau laser, la distance entre la source du faisceau laser et d'une part la surface des produits la plus proche de la source et d'autre part, le tapis convoyeur, cumuler sur une longueur de tapis prédéterminée les valeurs de distances de la source au produit et les valeurs de distances de la source au tapis convoyeur et en déduire le taux d'occupation du tapis par le produit. Suivant d'autres caractéristiques: - la détermination des distances entre la source du faisceau laser et d'une part la surface des produits et d'autre part le tapis convoyeur comporte une étape de détermination des distances brutes compte tenu des différences de trajets du faisceau entre la source et les différents produits disposés suivant la largeur du tapis convoyeur suivie d'une étape de calcul du profil des produits se trouvant sur le tapis convoyeur. L'invention a également pour objet un dispositif de mesure du taux d'occupation sur un tapis convoyeur de produits transportés par ce convoyeur, caractérisé en ce qu'il comprend une tête d'émission-réception de signaux laser disposée à l'entrée du tapis convoyeur et destinée à émettre et à recevoir un faisceau de balayage suivant la largeur du tapis convoyeur, ladite tête d'émission-réception étant à son tour reliée à un ordinateur de calcul desdites distances entre la tête d'émissionréception et les produits d'une part et le tapis convoyeur d'autre part, de calcul à partir de ces distances du profil des produits sur le tapis convoyeur et de déduction à partir de ces données du taux d'occupation des produits sur ledit convoyeur. Suivant d'autres caractéristiques: - la tête d'émission-réception comporte un laser émettant dans le visible ou l'infrarouge; - ledit ordinateur comporte un écran subdivisé en région comprenant une région de représentation en vue de profil du tapis convoyeur et de la tête d'émission-réception, une région représentant de face le tapis convoyeur portant une rangée de produits éclairée par le faisceau laser émis par ladite tête d'émission-réception, une région représentant le graphe des distances brutes entre la tête d'émission-réception et les produits d'une part et le tapis convoyeur d'autre part, et une région représentant le profil de produits calculés par l'ordinateur ainsi qu'une région d'affichage de valeurs calculées du processus; - le dispositif de mesure est disposé à l'entrée d'un tunnel cryogénique pour mesurer le taux d'occupation sur un tapis convoyeur de produits destinés à être traités dans ledit tunnel cryogénique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la Fig.1 est un schéma de principe de la détection de la présence d'un objet sur un convoyeur; - la Fig.2 est un schéma relatif à la capture d'écran du logiciel de mesure d'un taux d'occupation d'un tapis; - la Fig.3 est une vue de profil d'un schéma de montage d'un capteur à l'entrée d'un tunnel cryogénique; - la Fig.4 est un schéma montrant une scrutation en cours d'une portion de tapis avec produit; - la Fig.5 est un schéma montrant une scrutation en cours d'une portion de tapis sans produit; - la Fig.6 est un ensemble de schémas montant le déroulement d'un balayage par un faisceau laser avec détection de produits puis sans détection de produits; et - la Fig.7 est un ordinogramme du logiciel de calcul du taux de remplissage d'un tapis de convoyeur. Un procédé de détection du volume de produits déplacés sur un tapis convoyeur, va être décrit en référence au schéma de la figure 1. Un dispositif comprenant une tête d'émission-réception 1 comportant un laser émettant dans le visible ou l'infrarouge, balaie la largeur d'un tapis de convoyeur 2 situé au-dessous du laser, au moyen d'un système de miroir tournant ou de tout autre système déflecteur (non représenté). Le faisceau laser 4a ultra-convergent est réfléchi sous la forme d'un faisceau 4b, soit par un produit P, soit par des mailles du tapis 2, en acier inoxydable par exemple vers un ensemble optique de réception qui fait partie de la tête d'émission-réception 1 et qui reconcentre la lumière vers un phototransistor (non représenté) accouplé à une électronique très précise de comptage du temps ainsi qu'à un ordinateur 5. Le système assure la mesure de ce que l'on appelle "le temps de vol" de chaque faisceau, c'est-à-dire le temps qui s'écoule entre le moment o la lumière est émise par la diode laser et celui o elle frappe le photodétecteur en retour. Par ce biais, on peut connaître la distance séparant la surface de la lentille avant du système optique par rapport à tous les points du tapis ou du produit éclairé. Connaissant la vitesse de la lumière, en fonction des conditions opératoires (température, pression, composition de l'air....), la distance est donnée par la relation: dx = c* dt/2 o dx = longueur du trajet parcouru par le rayon (m) c = vitesse de la lumière (m/s) dt = temps mis par la lumière pour effectuer le trajet (s) 2 = facteur de division de la longueur du trajet car le temps est mesuré sur un aller-retour du faisceau. Un algorithme stocké dans l'ordinateur 5 permet de retrouver les distances réelles corrigées de la déformation occasionnée par le balayage du faisceau laser. La figure 2 montre un écran 10 d'ordinateur dont la surface est divisée en cinq régions 11 à 15. La région 11 située en haut et à droite de l'écran représente une vue de profil du montage sur laquelle on voit l'image du tapis convoyeur 2 portant des rangées successives de produits P passant successivement à la verticale du dispositif de balayage à laser 1. La région 12 située en haut et à gauche de l'écran représente en vue de face, le dispositif de balayage à laser 1 dont le faisceau 4a rencontre les produits P d'une rangée 17 de produits. La région 13 située au milieu et à gauche de l'écran 10 représente le graphe des distances brutes dl,d2 d'acquisition des surfaces des produits P et des mailles du tapis 2 dues aux différences de longueurs des trajets de la source de rayonnement laser aux différents produits P d'une rangée portée par le tapis du convoyeur 2. La région 14 située en bas à gauche de l'écran 10 représente le profil de produits calculé final, la région 15 située en bas à droite de l'écran représente un tableau de valeurs calculées du processus. La figure 3 représente schématiquement le montage du capteur à l'entrée d'un tunnel cryogénique. On voit sur ce montage une tête d'émission-réception laser 1 disposée a l'entrée 20 d'un tunnel cryogénique comprenant un tapis convoyeur 2 sur lequel sont disposées des rangées 17 de produits P tels que des produits alimentaires. La tête d'émission-réception laser 1 émet un rayon 4a et reçoit un rayon 4b refléchi par les produits P ou le tapis 2. La figure 4 représente un écran de visualisation du dispositif de mesure du taux d'occupation suivant l'invention montrant une scrutation en cours, d'une portion de tapis avec des produits P. On voit sur cette figure que le faisceau laser 4a frappe trois des produits P d'une rangée sur les cinq se trouvant dans le tunnel cryogénique suivant la largeur du tapis 2. Seules apparaissent des images de distances brutes d'acquisition et du profil final des produits correspondant aux produits éclairés par le faisceau laser 4a apparaissent dans les zones correspondantes 13, 14 de l'écran 10. Lors de la scrutation d'une portion de tapis sans produits, I'image formée est celle représentée à la figure 5 sur laquelle on voit qu'en l'absence de produits sur le tapis 2 ou lorsque le faisceau laser 4a frappe le tamis entre deux rangées de produits, la lumière laser est réfléchie par le tapis indiquant l'absence de produits sur celui-ci. Un problème supplémentaire créé par les mailles ajourées du tapis en acier inoxydable généralement utilisé dans l'industrie est facilement réglé par une extension d'algorithme gérant la valeur maximale qui peut être affectée au temps de vol en fonction d'un angle de balayage du faisceau laser. Une fois le capteur positionné au-dessus du tapis, les longueurs maximales sont connues avec suffisamment de précision pour pouvoir être entrées dans une base de données servant à approvisionner les calculs en temps réel. La fréquence d'échantillonnage doit être assez élevée afin de ne pas omettre une seule fraction du produit ou un changement de produit. Cette fréquence doit être au moins égale à 50 Hz si l'on veut scruter chaque millimètre d'un tapis défilant à une vitesse de 3 m/mrn. Le déroulement vue par vue d'un balayage d'un faisceau laser avec détection de produits est représenté à la figure 6. Sur la vue a) de la figure 6, le faisceau laser 4a frappe un produit P se trouvant sur l'un des bords du tapis 2 d'une première rangée 17 de produits pénétrant dans le tunnel cryogénique. Les distances brutes dl,d2 du produit P et du tapis 2 apparaissant dans la région 13 et le profil final de ce seul produit P apparaît dans la région 14 de l'écran 10. Le balayage par le faisceau 4a frappe successivement tous les produits P de la rangée 17 comme représenté sur les vues b) à e). Ensuite, le tapis 2 ayant avancé le faisceau laser tombe entre deux rangées 17 de produits P et balaie la surface du tapis dépourvue de produits. Au cours de ce balayage matérialisé par les vues (f) à (h) de la figure 6, le faisceau laser 4a n'ayant rencontré que le tapis, le profil final calculé traduit l'absence de produits sur le tapis. Le calcul du taux de remplissage du tapis convoyeur va maintenant être décrit en référence à l'ordinogramme de la figure 6. L'initialisation des variables est réalisée à l'étape 30. A l'étape 31, on procède au début de la boucle de balayage d'une largeur de tapis et au pointage du laser selon un angle a. A l'étape 32, il y a déclenchement du faisceau laser et début de mesure du temps de vol. A l'étape 33, il y a émission d'un top de retour du faisceau laser et à l'arrêt du décompte de temps. Au cours de l'étape 34, on procède au calcul du temps de vol, puis au cours de l'étape 35, on calcule la distance correspondante entre la source et l'objet par la relation dx = c*dt/2. Au cours des étapes 36 et 37, on détermine si la distance dx > dmax ou la distance dx Si la distance dx est supérieure a dmax, on passe à l'étape 38 de calcul de la suppression des mailles du tapis par appel de la valeur stockée représentant la distance laser-tapis. Après suppression des mailles du tapis ou si la distance dx de distances sur la largeur du tapis. A l'étape 41, on passe à la boucle de calcul du volume total de produits présent sur la zone de chargement du tapis et à l'étape 42 de traitement de la boucle selon les Y acquisitions précédentes. On revient alors à l'étape 31 de début de boucle de balayage pour le calcul du taux de remplissage d'un secteur suivant du tapis. Bien que dans l'exemple qui vient d'être décrit, I'invention soit considérée comme étant appliquée à la mesure du taux d'occupation sur un tapis convoyeur d'un tunnel cryogénique, elle peut être appliquée à tout système de convoyage de pièces décrites transportées sur une surface plane, à partir du moment o il est nécessaire d'effectuer un comptage ou une mesure d'occupation de surface. La connaissance de la masse volumique moyenne des matériaux transportés permet d'accéder facilement à un calcul de débit massique horaire par connaissance du volume instantané présent au droit du capteur multiplié par la masse volumique. REVENDICATIONS 1. Procédé de mesure du taux d'occupation sur un tapis convoyeur de produits transportés par ce convoyeur, caractérisé en ce qu'il consiste à faire balayer le tapis convoyeur en déplacement, par un faisceau laser selon la largeur dudit tapis, à déterminer le trajet aller-retour du faisceau laser réfléchi d'une part par les produits transportés et d'autre part, par la surface du tapis convoyeur, à déterminer à partir desdits trajets aller-retour du faisceau laser, la distance entre la source du faisceau laser et d'une part la surface des produits la plus proche de la source et d'autre part, le tapis convoyeur, cumuler sur une longueur de tapis prédéterminée les valeurs de distances de la source au produit et les valeurs de distances de la source au tapis convoyeur et en déduire le taux d'occupation du tapis par le produit. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la détermination des distances entre la source du faisceau laser et d'une part la surface des produits et d'autre part le tapis convoyeur comporte une étape de détermination des distances brutes compte tenu des différences de trajets du faisceau entre la source et les différents produits disposés suivant la largeur du tapis convoyeur suivie d'une étape de calcul du profil des produits se trouvant sur le tapis convoyeur. 3. Dispositif de mesure du taux d'occupation sur un tapis convoyeur de produits transportés par ce convoyeur destiné à mettre en oeuvre le procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une tête (1) d'émission-réception de signaux laser disposée à l'entrée du tapis convoyeur (2) et destinée à émettre et à recevoir un faisceau (4a) de balayage suivant la largeur du tapis convoyeur (2), ladite tête d'émission-réception (1) étant à son tour reliée à un ordinateur (5) de calcul desdites distances entre la tête d'émissionréception (1) et les produits (P) d'une part et le tapis convoyeur (2) d'autre part, de calcul à partir de ces distances du profil des produits sur le tapis convoyeur et de déduction à partir de ces données du taux d'occupation des produits sur ledit convoyeur. 4. Dispositif de mesure suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la tête d'émission-réception comporte un laser émettant dans le visible ou l'infrarouge. 5. Dispositif de mesure suivant l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que ledit ordinateur (5) comporte un écran (10) subdivisé en régions (11 à 15) comprenant une région (11) de représentation en vue de profil du tapis convoyeur et de la tête d'émission-réception (1), une région (12) représentant de face le tapis convoyeur (2) portant une rangée (17) de produits (3) éclairée par le faisceau laser (4a) émis par ladite tête d'émission- réception (1), une région (13) représentant le graphe des distances brutes (dl,d2) entre la tête d'émission-réception (1) et les produits (P) d'une part et le tapis convoyeur (2) d'autre part, et une région (14) représentant le profil de produits (P) calculés par l'ordinateur (5) ainsi qu'une région (15) d'affichage de valeurs calculées du processus. 6. Dispositif de mesure suivant l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il est disposé à l'entrée d'un tunnel cryogénique pour mesurer le taux d'occupation sur un tapis convoyeur de produits destinés à être traités dans ledit tunnel cryogénique.