Brevet FR2923165A1 — publié le 20090508

PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRI SELECTIF D'OBJETS. La présente invention concerne le domaine du tri sélectif d'objets, en particulier le tri sélectif de déchets. 5 Plus précisément, l'invention concerne un procédé de tri sélectif de déchets comprenant les étapes consistant à : - fournir un flux de déchet comprenant un ensemble de déchets unitaires, 10 - réaliser une image d'une partie au moins de l'ensemble de déchets, et la diffuser sur un ensemble d'au moins un écran vidéo, - cibler un déchet dans l'image projetée sur un écran vidéo, et 15 - trier automatiquement le déchet sélectionné du flux. Le tri d'objets, lorsqu'il est manuel, est une activité physiquement intense, se traduisant par la répétition à cadence élevée (souvent 1 800 prises / heure voire plus dans 20 le domaine du tri des déchets) de gestes relativement amples, sollicitant fortement les membres, notamment supérieurs. La répétition de ces gestes peut être à l'origine de troubles musculo-squelettiques qu'il convient d'éviter dans 25 toute la mesure du possible. De plus, la préhension manuelle d'objets impose la présence d'opérateurs dans le volume même dans lequel les objets sont triés, ce qui expose directement les opérateurs à 30 des risques de toutes natures (atteintes physiques, coupures, piqures, salissures, poussières, etc...) engendrés par la présence de ces objets.5 Le port d'équipements de protection individuelle (EPI), de même que l'aménagement des postes de travail (ventilation notamment) sont bien entendu de nature à réduire ces risques, mais ne peuvent totalement les éviter. A cet effet, de grands progrès ont été réalisés sur des machines de tri automatique, c'est-à- dire automatisant certaines tâches. 10 De tels procédés de tri automatique, et machines correspondantes, sont connus de l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne le document de l'état de la technique antérieure WO 98/19799. 15 Ce document divulgue un dispositif de tri sélectif avec téléopérateur, comprenant des moyens de désignation sur écran tactile d'un déchet à extraire, et des moyens d'extraction sélective commandés par la désignation sur l'écran tactile. Toutefois, de telles solutions ne permettent de trier 20 qu'un seul type de déchet. La présente invention a pour but d'améliorer l'état de l'art en proposant une solution permettant notamment une cadence de traitement élevée. 25 Avec cet objectif en vue, le procédé selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci-avant, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à : 30 - marquer sur l'ensemble d'au moins un écran vidéo le déchet sélectionné. Comme décrit ultérieurement, le marquage peut être positif ou négatif. Grâce à cette caractéristique, le temps de traitement sur l'ensemble des postes de travail peut être réduit. Selon un autre de ses objets, l'invention concerne un dispositif de tri sélectif, susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, et comprenant : - des moyens pour fournir un flux d'objet comprenant un ensemble d'objets unitaires, - des moyens pour réaliser une image d'une partie au moins de l'ensemble d'objets, et la diffuser sur un ensemble d'au moins un écran vidéo, des moyens pour cibler un objet dans l'image projetée sur un écran vidéo, et - des moyens pour trier automatiquement l'objet sélectionné du flux. Selon l'invention, le dispositif est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens pour marquer sur au moins un écran vidéo l'objet sélectionné. L'invention permet un tri à distance, c'est-à-dire qu'elle évite toute préhension manuelle des déchets, et au-25 delà, ne nécessite pas la présence d'opérateur dans le même local que les objets/déchets. Le rythme de désignation sur un écran étant bien supérieur à celui d'un tri par préhension manuelle, 30 l'invention permet un accroissement de la productivité tout en supprimant la pénibilité physique du tri. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles : la figure 1 illustre un mode de réalisation du 5 procédé selon l'invention, et la figure 2 illustre un mode de réalisation du dispositif selon l'invention. Pour plus de clarté, la présente description n'illustre 10 que le cas dans lequel les objets sont des déchets solides, notamment ménagers et industriels banals. En référence à la figure 1, le procédé selon l'invention comprend une étape consistant à fournir 110 un 15 flux d'objets comprenant un ensemble d'objets unitaires 200. Les objets sont en général acheminés par tout moyen jusqu'à un centre de traitement. Au sein du centre de traitement, on effectue alors un tri sélectif des objets, par 20 exemple en vue de leur valorisation, ou de leur recyclage. Les objets sont donc hétérogènes et amenés en vrac. En vue de leur traitement, on les dispose en vrac également sur des moyens de convoi, en l'espèce un convoyeur 210 25 (figure 2), sur lequel leur répartition est par conséquent hétérogène. Les moyens de convoi 210 permettent de transporter les objets unitaires 200 vers des moyens de traitement et de tri 30 automatique. Selon l'invention, des premiers moyens de traitement sont configurés pour réaliser 120 une image d'une partie au moins de l'ensemble d'objets, et la diffuser sur un ensemble d'au moins un écran vidéo. A cet effet, les premiers moyens de traitement 5 comprennent en l'espèce au moins un caméra 220, par exemple numérique, configurée pour acquérir des images successives d'une zone Z1 du convoyeur 210. De préférence, les images acquises, c'est-à-dire la zone Z1, couvrent la totalité de la largeur de la bande du convoyeur 210. 10 Des moyens d'analyse 270 peuvent être couplés aux premiers moyens de traitement, comme décrit ultérieurement. Le tri sélectif automatique 199 d'objets à partir d'un 15 flux hétérogène d'objets en vrac acheminés vers un poste de tri par des moyens de convoi tel qu'un convoyeur 210 requiert au moins trois éléments . Le premier élément, permettant le tri, est le ciblage 20 de l'objet à trier, c'est-à-dire la désignation de celui-ci, comme décrit ultérieurement, par exemple par l'identification de son contour. Le deuxième élément, relatif à l'aspect automatique du 25 tri, est la détermination de la position de l'objet à trier 200 sur le convoyeur 210 (par exemple par les coordonnées x et y de son barycentre dans le plan du convoyeur). Le troisième élément, relatif à l'aspect sélectif du 30 tri, est la détermination de la nature de l'objet, c'est-à- dire la matière essentielle dont il est constitué, par exemple bois, carton, plastique, verre, etc., ce dont peut dépendre par exemple le type de moyens d'extraction (préhenseur, moyen de soufflage, etc.) à utiliser. 35 A cet effet, les premiers moyens de traitement comprenant en l'espèce au moins une caméra 220 sont avantageusement couplés à des seconds moyens de traitement, en l'espèce un calculateur 230, configurés pour traiter les images issues de la caméra 220. Dans un mode de réalisation, les trois éléments sont déterminés par le calculateur 230 comme décrit ci-après à partir d'au moins l'une des images issues de la caméra 220. Le ciblage 125 de l'objet à trier est avantageusement réalisé grâce à l'identification de son contour. A cet effet, la caméra vidéo numérique 220 diffuse sur un ensemble d'au moins un écran 240, de préférence tactile, respectivement d'au moins un poste de traitement, une image du flux défilant sur le convoyeur 210. La désignation de l'objet 200 à extraire directement sur l'écran tactile 240 détermine un point appartenant à une zone de l'image présentant une certaine texture. L'image est analysée à partir de ce point de façon à identifier l'ensemble de la zone présentant une texture analogue, jusqu'aux limites montrant une rupture dans la continuité de l'image (contraste, changement de texture, etc ...). La zone ainsi définie est repérée par sa frontière qui constitue l'empreinte de l'objet à extraire, et donc son contour. La position x, y de l'objet ciblé/désigné est déterminée de préférence en référence au convoyeur 210 grâce au calculateur 230. A cet effet, un traitement informatique adéquat de l'image numérique du contour précédemment défini pour le ciblage permet d'en déterminer le barycentre et ses coordonnées. L'abscisse X, dans le sens de déplacement du convoyeur 210, est homogène à un temps. L'ordonnée Y, perpendiculaire à l'axe du déplacement, est homogène à une distance qui peut être comptée soit à partir de l'un des bords du convoyeur soit à partir de son axe. Pour identifier la nature de l'objet, plusieurs modes de réalisation sont possibles. Il est nécessaire à cet effet de cibler/sélectionner au préalable un objet dans l'image projetée sur un écran vidéo 240. Dans un mode de réalisation, la détermination, c'est-à- dire l'attribution, de la nature d'un objet ciblé / sélectionné est effectuée par pointage, effectué par une main ou tout autre membre d'un opérateur (par exemple le pied). A cet effet, une interface graphique, par exemple sous forme de zone réservée de l'écran tactile, ou de toute autre forme d'interface manuelle (clavier, capteurs de proximité électromagnétiques, etc.) ou d'interface pédestre, permet d'attribuer à un objet sélectionné une nature prédéterminée. Par exemple, l'écran tactile comprend deux zones. Une première zone permet de visualiser l'image issue de la caméra 220 et de sélectionner sur celle-ci au moins un objet à trier. Une deuxième zone de l'écran comprend des sous-zones correspondant respectivement à des natures prédéterminées. Par exemple une première sous-zone correspond à du plastique, une deuxième sous-zone à du papier, une troisième sous-zone à du métal, etc. Dans un autre exemple, l'écran tactile ne comprend pas de zone réservée, ce qui permet de conserver un maximum d'espace pour l'image sur l'écran. Dans ce cas, le pointage est mis en oeuvre par des moyens de pointage externes à l'écran, par exemple sous forme de boutons poussoirs ou "buzzers", répartis autour de l'écran ou disposés à proximité de celui-ci. Grâce à cette configuration, un opérateur peut attribuer la nature d'un objet d'une main, tandis que la désignation/sélection de l'objet par pointage peut être effectuée par l'autre main ou un autre doigt de la même main. Avantageusement, dans un mode de réalisation, un opérateur peut désigner plusieurs objets simultanément par pointage et leur attribuer une nature (commune) en une seule opération. La désignation, c'est-à-dire le ciblage, d'un objet par pointage sur un écran tactile peut être réalisée par tout moyen, comme décrit dans la demande WO 98/19799 précitée. Il suffit que l'écran vidéo, même non tactile, soit couplé à des moyens de sélection (souris, palette graphique, etc.). Dans un autre mode de réalisation, l'attribution d'une nature d'objet à l'objet sélectionné est effectuée par reconnaissance vocale. Un module de reconnaissance vocale permet à cet effet de reconnaître et désigner directement la nature de l'objet à trier, ce qui augmente le degré de liberté manuelle de l'opérateur. Grâce à cette configuration, un opérateur peut désigner 30 plusieurs objets simultanément par pointage et leur attribuer une nature (commune) en une seule opération. La mise en relation des trois éléments comme indiqué ci-dessus au sein d'un dispositif de commande (calculateur, automate, ...) de tri sélectif automatique permet de piloter au moins un moyen d'extraction 251, 252, 253 adapté de préférence à la nature de l'objet 200 à extraire, de façon à extraire automatiquement l'objet sélectionné du flux, et à déplacer ledit objet sélectionné vers un réceptacle respectif approprié 261, 262, 263, fonction de l'identification, donc de la nature, dudit objet sélectionné. Avantageusement, grâce à l'invention, on a la possibilité de sélectionner / désigner à partir d'un poste de travail unique différents types, différentes natures, d'objets à extraire, ce qui autorise la réalisation de tris multiples à partir de chaque poste de travail, et donne plus de souplesse pour concevoir et exploiter les centres de tri, et pour prendre en compte les évolutions d'un gisement à trier. Plusieurs types de moyens d'extraction 251, 252, 253 permettent d'extraire du flux les objets désignés et de les acheminer vers les réceptacles respectifs dédiés 261, 262, 263 destinés à les recevoir. Ces moyens d'extraction peuvent comprendre par exemple des bras manipulateurs ou des robots 251, 252 munis de préhenseurs adaptés aux caractéristiques des produits à extraire. Ils peuvent également comprendre des dispositifs d'éjection pneumatique 253 en jetée de tapis de convoi. Les deux types de moyens, mécaniques 251, 252 et pneumatiques 253, peuvent coexister sur une même installation, comme illustré figure 2. Grâce à l'identification de la nature des objets à trier, l'invention permet d'adapter les stratégies de tri/d'éjection en aval, c'est-à-dire de piloter les moyens d'extraction appropriés. Selon l'invention, une étape consiste à marquer 130 l'objet sélectionné sur l'ensemble d'au moins un écran vidéo. L'étape de marquage 130 peut être réalisée dès la désignation de l'objet ou dès l'identification de la nature l'objet. Le marquage consiste à modifier l'apparence visuelle de l'objet sélectionné à l'écran (ou sur les écrans). Le marquage peut être positif ou négatif. Un marquage positif consiste par exemple à changer au moins l'un des paramètres de diffusion de l'image, par exemple le contraste ou la couleur de l'objet en lui attribuant des valeurs prédéterminées, par exemple en colorisant intégralement l'objet sélectionné en noir ou dans une couleur particulière. Un marquage négatif consiste à supprimer de la diffusion vidéo l'objet sélectionné. Grâce à cette caractéristique, un opérateur ayant ciblé un objet, voire identifié c'est-à-dire ayant déterminé la nature de l'objet, n'est plus gêné par celui-ci pour la sélection dans la même image d'autres objets. Dans un mode de réalisation, la diffusion de l'image du convoyeur 210 est effectuée sur une pluralité de postes de travail, c'est-à-dire sur une pluralité d'écrans vidéo 240 tels que décrits précédemment. A cet effet, plusieurs postes de travail peuvent être couplés en réseau. L'image sur chaque écran vidéo 240 peut être diffusée simultanément ou séquentiellement. De préférence, les images 30 diffusées poste à poste sont séquentielles, c'est-à-dire légèrement décalées dans le temps, de sorte que le marquage effectué par un opérateur soit effectif pour l'opérateur suivant, c'est-à-dire que deux opérateurs ne puissent pas en même temps désigner un même objet. Ainsi, dans le cas où une pluralité d'opérateurs agissent à partir d'une même image, les opérateurs reçoivent alors une image du flux à trier sur la quelle les objets déjà identifiés par l'un de leurs collègues sont différenciés de ceux restant à désigner. De préférence, les images diffusées, analysées par les opérateurs, sont fixes, c'est-à-dire similaires à une photographie. Leur temps de présence à l'écran est par exemple fonction de la vitesse du convoyeur 210 et de la largeur de la prise de vue de la caméra 220. Par ailleurs, l'invention peut mettre en oeuvre une étape d'analyse 115, préalable à l'étape de marquage 130, et consistant à analyser automatiquement par des moyens d'analyse 270 couplés de préférence aux premiers moyens de traitement, une partie au moins de l'ensemble d'objets, l'image diffusée sur l'ensemble d'au moins un écran 240 dépendant du résultat de ladite étape d'analyse. Les moyens d'analyse 270 comprennent au moins un capteur optique, par exemple dans le domaine infra rouge, proche infra rouge, X ou autres. Ainsi, les images apparaissant sur l'écran tactile peuvent être prétraitées informatiquement et avoir une présentation à l'opérateur donnant des indications sur des propriétés ou la nature dudit objet. Par exemple, si un objet 200 est en plastique, une couleur ou une texture spécifique facilitant la reconnaissance de l'opérateur peut être attribuée audit objet. Cette étape est particulièrement intéressante pour des matières dont l'efficacité de reconnaissance n'a pas de bonne performance et où la validation humaine est nécessaire pour atteindre des niveaux d'efficacité souhaité. En outre, l'invention peut comprendre des moyens de mesure configurés pour déterminer la géométrie des objets à trier, et d'en déduire des éléments remarquables tels que par exemple la valeur de la surface, la position du centre de gravité, la valeur du diamètre de Ferret, etc. Avantageusement, l'invention comprend en outre des moyens de calcul configurés pour calculer par exemple le nombre d'objets traités en un temps donné, la surface totale des objets, etc. ce qui permet notamment de vérifier l'efficacité du dispositif. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits. Par exemple, dans un autre mode de réalisation, le dispositif de tri comprend une pluralité d'écrans vidéo montés en réseau et correspondant chacun à une nature d'objet respective prédéfinie. Ainsi, un opérateur A peut sélectionner à partir d'une image I d'un flux d'objets uniquement une nature d'objet donnée, par exemple les plastiques ; un autre opérateur B peut sélectionner à partir de la même image I du même flux d'objets uniquement une autre nature d'objet, par exemple les métaux, etc. REVENDICATIONS 1. Procédé de tri sélectif d'objets comprenant les 5 étapes consistant à : fournir (110) un flux d'objets comprenant un ensemble d'objets unitaires, réaliser (120) une image d'une partie au moins de l'ensemble d'objets, et la diffuser sur un ensemble 10 d'au moins un écran vidéo, cibler (125) un objet dans l'image projetée sur un écran vidéo, et trier (199) automatiquement l'objet sélectionné du flux, 15 caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à : marquer (130) sur l'ensemble d'au moins un écran vidéo l'objet sélectionné. 20 2. Procédé de tri sélectif selon la revendication 1, dans lequel l'étape de marquage (130) consiste à supprimer de la diffusion vidéo l'objet sélectionné. 3. Procédé de tri sélectif selon l'une quelconque des 25 revendications précédentes, comprenant en outre une étape consistant à : - attribuer une nature (140) à l'objet ciblé. 4. Procédé de tri sélectif selon la revendication 3, 30 dans lequel étape consistant à attribuer une nature (140) de l'objet sélectionné est mise en oeuvre par reconnaissance vocale ou par pointage. 5. Procédé de tri sélectif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel l'étape de tri automatique (199) comprend l'extraction de l'objet sélectionné du flux et le déplacement dudit objet dans un réceptacle approprié, en fonction de l'attribution de la nature (140) dudit objet sélectionné. 6. Procédé de tri sélectif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape d'analyse (115), préalable à l'étape de marquage (130), et consistant à analyser automatiquement une partie au moins de l'ensemble d'objets, l'image diffusée dépendant du résultat de ladite étape d'analyse. 7. Dispositif de tri sélectif, susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, et comprenant : -des moyens pour fournir un flux d'objet comprenant un 20 ensemble d'objets unitaires (200), - des moyens pour réaliser une image (220) d'une partie (Z1) au moins de l'ensemble d'objets, et la diffuser sur un ensemble d'au moins un écran vidéo (240), - des moyens pour cibler un objet dans l'image projetée 25 sur un écran vidéo, et - des moyens pour trier (251, 252, 253, 261, 262, 263) automatiquement l'objet sélectionné du flux, caractérisé en ce qu'il comprend en outre : - des moyens pour marquer sur au moins un écran vidéo 30 l'objet sélectionné. 8. Dispositif de tri sélectif selon la revendication 7, comprenant en outre des moyens pour attribuer une nature à l'objet sélectionné. 9. Dispositif de tri sélectif selon la revendication 8, comprenant des moyens pour extraire (251, 252, 253) l'objet sélectionné du flux, et pour déplacer ledit objet dans un réceptacle respectif approprié (261, 262, 263), en fonction de la nature attribuée dudit objet sélectionné. 10. Dispositif de tri sélectif selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, comprenant des moyens pour analyser (270) automatiquement une partie au moins de l'ensemble d'objets, et diffuser l'image en fonction du résultat de ladite analyse.