Brevet FR3127805A1 — publié le 20230407

L’invention concerne un procédé d'identification d'un type de matériau dans un matériau cible, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : acquisition de données de mesure par un appareil de mesure (25) portable comportant une mesure par réflectance spectrale du matériau cible, la réflectance est obtenue par une émission de rayons lumineux ; filtre de mesure pour former une séquence successive comportant des sous bandes de valeurs mesurées qui représentent des signatures de transmission caractéristiques de l'article ; traitement par comparaison des signatures par rapport à des modèles contenus dans une base de données, le traitement étant configuré pour déterminer le type de matériau du matériau cible. Figure pour l’abrégé : Fig. 6 Procédé d'identification d'un type de matériau dans un matériau cible Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un procédé d'identification d'un type de matériau dans un matériau cible. Elle s’applique, en particulier pour la détection de matière et de sous famille de matière dans le domaine plastique, textile, métal, organique et minéral, de différents additifs au sein d’une matière, de multi-matières, et pour la détection combinée de multi-matières et d’additifs. De nombreux domaines industriels incluant, par exemple, les produits pharmaceutiques, chimiques, nutritionnels, plastiques, de par une réglementation imposée de plus en plus sévère, nécessitent l'identification rapide et non destructive de matériaux. L’utilisation d’appareils d’identification de matériaux permet alors de garantir la qualité et la sureté des produits. Le tri manuel, présente une fiabilité dépendante de l’expérience du trieur, ce qui confère un caractère aléatoire à cette fiabilité. S’ajoutent à cela les mauvaises conditions de travail voire dangereuses liées aux risques respiratoires, aux éventuels incendies, et les forts taux de rebuts dus à des difficultés d’identification impactant la rentabilité. L’utilisation d’appareils d’identification de matériaux représente alors un gain de temps, de performance, de fiabilité, de sécurité, et à terme, de rentabilité. Certains documents de l'art antérieur proposent également un système de détection par spectroscopie et un procédé d'identification de matériaux. On connaît par exemple le document de publication US2015022802 . L’invention de l’art antérieur propose un procédé et un système d'identification chimique utilisant une source lumineuse ayant une courte plage de longueurs d'onde du proche infrarouge d'environ 600 à environ 1100 nm. Un détecteur de silicium est utilisé pour détecter un faisceau réfléchi de l’échantillon afin de générer un signal de détection. Un détecteur de silicium peut être utilisé pour mesurer la courte longueur d'onde de la région du proche infrarouge. Le signal de détection du détecteur est envoyé à un ordinateur. L’ordinateur est programmé avec des modules logiciels pour l'acquisition des données du signal de détection et l'analyse des données pour déterminer le spectre d'absorption. L'ordinateur peut comprendre une mémoire ou un accès à distance à une ou plusieurs bases de données pour stocker une bibliothèque de spectres d'absorption. Le spectre d'absorption du matériau qui fournit la valeur de correspondance la plus élevée est identifié comme le matériau à inspecter. L'acquisition de données et d'analyse de données dudit signal de détection permet donc d’identifier l’échantillon. Les inconvénients de l’invention de l’art antérieur sont qu’il n’y a aucune indication concernant la méthode d’identification, aucune information n’est accessible pour détailler la méthode d’identification. C’est pourquoi, il n’apparait pas fiable la répétition de la méthode décrite. De plus, il apparait qu’il est nécessaire de présenter le matériau au système et non que ce soit le système qui vienne lire les différents matériaux, il semble complexe la mise en place d’un tel système dans une chaine de tri de différents matériaux par exemple. Pour le plastique, certains appareils d’identification de ce type de matériau de l’art antérieur sont simples d’usage, fiables, et permettent une interprétation automatique, mais présentent comme inconvénients d’être non portables, ou portables mais avec une mauvaise ergonomie, ou présentent une interface utilisateur chargée ce qui gêne la facilité d’usage, ou nécessite que l’interprétation des résultats soit à faire soi-même, ou bien encore, sont à un prix élevé. Ainsi aucun document de la technique antérieur ne fait référence à toutes ces caractéristiques pour un seul et unique appareil d’identification de matériau plastique. Présentation de l'invention La présente invention vise à remédier à ces inconvénients avec une approche totalement novatrice. La présente invention permet de rendre la chaine de traitement des déchets plus efficace en s’appuyant sur l’optique et le traitement de données afin d’améliorer le tri. Plus précisément, l’invention a pour objectif de fournir une technique permettant la détection de matière et de sous famille de matière avec un appareil facile à transporter, le calcul du pourcentage de répartition des différents additifs au sein d’une matière, la détection de multi-matières par calcul du pourcentage de répartition entre les différentes matières, et la détection combinée de multi-matières et d’additifs par calcul du pourcentage de répartition entre les différentes matières et additifs. En particulier, un objectif de l’invention est de fournir une telle technique permettant de s’affranchir de tout autre système de réglage complexe. Un autre objectif de l’invention est de fournir une telle technique qui soit peu coûteuse à mettre en œuvre et qui ne nécessite pas d’entretien particulier. Un objectif de l’invention est de fournir une telle technique, qui puisse être adaptée aisément à des systèmes existants. Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints, selon un premier aspect, à l’aide d’un procédé d'identification d'un type de matériau dans un matériau cible, remarquable en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - acquisition de données de mesure par un appareil de mesure portable comportant une mesure par réflectance spectrale du matériau cible, la réflectance est obtenue par une émission de rayons lumineux ; - filtre de mesure pour former une séquence successive comportant des sous bandes de valeurs mesurées qui représentent des signatures de transmission caractéristiques de l'article ; - traitement par comparaison des signatures par rapport à des modèles contenus dans une base de données, le traitement étant configuré pour déterminer le type de matériau du matériau cible. On entend par réflectance spectrale du matériau cible, le fait que la lumière soit une lumière réfléchie ou une lumière traversante. La présente invention offre une utilisation plus simplifiée puisqu’aucune formation n’est requise pour apprendre les normes du tri. La présente invention est portable, ce qui induit qu’elle s’adapte facilement au procédé déjà en place. La présente invention présente une très grande fiabilité et permet de respecter les standards du marché. La présente invention permet de favoriser la sécurité des agents et les conditions de travail sont donc améliorées. Dans le domaine du tri, la présente invention limite les rebuts de tri tout en garantissant une meilleure rentabilité. Dans un exemple, la base de données est mise à jour ce qui permet d’avoir une meilleure fiabilité par rapport à de nouveaux éléments détectés au fur et à mesure que les nouvelles signatures existent. La présente invention est rapide (le temps de détection est de l’ordre de la seconde ce qui est adapté au tri manuel) La présente invention est non destructive (pas d’altération de la matière, toutefois on pourrait sortir une version plus tard pour les plastiques noirs avec un jet d’étincelles qui peut altérer la matière) La présente invention fonctionne sur batterie, il s’agit bien d’un appareil de mesure portable. La présente invention permet de fournir des statistiques utiles à la gestion des stocks de matières, par exemple, les résultats de scans des appareils pour indiquer quel pourcentage de quel plastique est présent en sortie de tri. L’invention est avantageusement mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquelles sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Dans un mode de réalisation, l’étape de traitement comporte les sous étapes suivantes : - constitution de sous bandes de l’étape de filtre, définissant des sous-bandes issues des sous-bandes de valeurs mesurées pour former des signatures de transmission caractéristiques de l'article. Ainsi, on améliore la précision des signatures. Dans un mode de réalisation, l’étape de traitement comporte une forêt d'arbres décisionnels ou un réseau de neurones artificiels, ledit réseau de neurones artificiels étant caractérisé en ce qu’il comporte les sous étapes suivantes : - constitution dudit réseau de neurones artificiels, ledit réseau de neurones artificiels comporte une couche de neurones d’entrée et une couche de neurones de sortie qui sont toutes reliées entre elles ; tout neurone artificiel d’entrée dudit réseau de neurones est connecté à un neurone artificiel de sortie via une synapse artificielle ; ledit réseau de neurones artificiels est contenu dans un microcontrôleur ; - mise en œuvre dudit réseau de neurones par test des différents modèles contenus dans la base de données et sélectionnant les signatures les plus proches des signatures de transmission issues de l’étape de filtre de mesure par rapport à des modèles contenus dans la base de données. Dans un mode de réalisation, l’émission de rayons lumineux de l’étape d’acquisition de données provient d’une source de rayonnement proche de l’infrarouge, la bande spectrale des rayons lumineux proche de l’infrarouge étant comprise entre 900 et 1700 nm. Dans un mode de réalisation, l’émission de rayons lumineux de l’étape d’acquisition de données provient d’une source de rayonnement infrarouge. Dans un mode de réalisation, l’émission de rayons lumineux de l’étape d’acquisition de données provient d’une source de rayonnement dans le spectre du visible. Dans un mode de réalisation, l’étape du traitement concerne les matériaux de type plastique, textile, métal et/ou organique. Dans un mode de réalisation, ledit procédé comporte en outre une étape d’affichage du type de matériau de l'article sur un écran de l’appareil de mesure. Dans un mode de réalisation, à l’étape de filtre de mesure, une valeur des signatures de transmission caractéristiques de l'article est comprise entre 0 et 1 ; et dans laquelle à l’étape de traitement, il existe un seuil de corrélation qui est configuré pour valider le type de matériau du matériau cible lorsque la valeur des signatures de transmission caractéristiques de l'article est égale ou supérieure à 94% de la valeur d’un des modèles contenus dans la base de données. Dans un mode de réalisation, ledit procédé comporte une étape préalable de calibrage par l’acquisition d’une mesure avec une surface de référence, ladite mesure est stockée dans la base de données. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description qui suit faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : La représente la courbe spectrale originale acquise par l’appareil de mesure ; La représente la courbe spectrale obtenue après identification des sous-bandes discriminantes ; La représente la courbe spectrale obtenue après regroupement des sous-bandes discriminantes identifiées en une seule et même bande ; La représente un schéma du principe de l’arbre de décision ; La représente un schéma de l’appareil de mesure permettant de détecter des matériaux ; La représente une vue éclatée de l’architecture interne de l’appareil de détection de matériaux. La représente une courbe issue de l’acquisition de données de mesure de l’appareil de détection de matériaux. La représente une autre courbe issue de l’acquisition de données de mesure de l’appareil de détection de matériaux. Procédé d'identification d'un type de matériau dans un matériau cible, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - acquisition de données de mesure par un appareil de mesure (25) portable comportant une mesure par réflectance spectrale du matériau cible, la réflectance est obtenue par une émission de rayons lumineux ; - filtre de mesure pour former une séquence successive comportant des sous bandes de valeurs mesurées qui représentent des signatures de transmission caractéristiques d’un article ; - traitement par comparaison des signatures par rapport à des modèles contenus dans une base de données, le traitement étant configuré pour déterminer le type de matériau du matériau cible. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape de traitement comporte les sous étapes suivantes : constitution d’autres sous-bandes de l’étape de filtre, définissant d’autres sous-bandes issues des sous-bandes de valeurs mesurées pour former des signatures de transmission caractéristiques de l'article. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape de traitement utilise un modèle d’une forêt d'arbres décisionnels ou un modèle d’un réseau de neurones artificiels, ledit procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte les sous étapes suivantes : constitution dudit réseau de neurones artificiels, ledit réseau de neurones artificiels comporte une couche de neurones d’entrée et une couche de neurones de sortie qui sont toutes reliées entre elles ; tout neurone artificiel d’entrée dudit réseau de neurones est connecté à un neurone artificiel de sortie via une synapse artificielle ; ledit réseau de neurones artificiels est contenu dans un microcontrôleur ; mise en œuvre dudit réseau de neurones par test des différents modèles contenus dans la base de données et sélectionnant les signatures les plus proches des signatures de transmission issues de l’étape de filtre de mesure par rapport à des modèles contenus dans la base de données. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’émission de rayons lumineux de l’étape d’acquisition de données provient d’une source de rayonnement proche de l’infrarouge, la bande spectrale des rayons lumineux proche de l’infrarouge étant comprise entre 900 et 1700 nm. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’émission de rayons lumineux de l’étape d’acquisition de données provient d’une source de rayonnement infrarouge. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’émission de rayons lumineux de l’étape d’acquisition de données provient d’une source de rayonnement dans le spectre du visible. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’étape du traitement concerne les matériaux de type plastique, textile, métal et/ou organique. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit procédé comporte en outre une étape d’affichage du type de matériau de l'article sur un écran (22) de l’appareil de mesure (25). Procédé selon la revendication 1, dans lequel à l’étape de filtre de mesure, une valeur des signatures de transmission caractéristiques de l'article est comprise entre 0 et 1 ; et dans laquelle à l’étape de traitement, il existe un seuil de corrélation qui est configuré pour valider le type de matériau du matériau cible lorsque la valeur des signatures de transmission caractéristiques de l'article est égale ou supérieure à 94% de la valeur d’un des modèles contenus dans la base de données. Procédé selon la revendication 1, dans lequel ledit procédé comporte une étape préalable de calibrage par l’acquisition d’une mesure avec une surface de référence, ladite mesure est stockée dans la base de données.