FR2882145A1 - Particles e.g. floc, displaying and analyzing device for determining particles` traverse speed, has camera and light emitting diodes ring placed inside container, and storing and analyzing unit to store and analyze images captured by camera - Google Patents
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- G01N2015/1027—
Abstract
Description
- 1 -- 1 -
L'invention concerne un dispositif de visualisation et d'analyse in-situ de particules en déplacement dans un fluide turbide. The invention relates to a device for visualization and in-situ analysis of particles moving in a turbid fluid.
L'invention se rapporte par ailleurs à une méthode d'analyse in-situ de particules en déplacement dans un fluide turbide et à l'utilisation de cette méthode pour déterminer la vitesse de déplacement de particules circulant à l'intérieur d'un fluide turbide. The invention furthermore relates to a method for in-situ analysis of moving particles in a turbid fluid and to the use of this method for determining the speed of movement of particles circulating inside a turbid fluid. .
Par convention, dans l'ensemble du texte, le terme particule pourra désigner soit une particule discrète, soit un ensemble de particules formant un seul agrégat. By convention, throughout the text, the term particle can denote either a discrete particle or a set of particles forming a single aggregate.
Dans le domaine du recyclage des eaux de lavage dans l'industrie minérale ou du traitement des eaux usées en général, il est nécessaire de séparer les particules solides indésirables du liquide à recycler. Cette séparation s'opère généralement par décantation des matières en suspension dans des bassins de grande dimension. Dans ce processus de décantation, les particules, dont la densité est supérieure à l'eau, vont avoir tendance à s'accumuler au fond du décanteur sous l'effet de la pesanteur. Les particules sont ensuite éliminées du fond du bassin périodiquement. L'eau se situant à la surface du décanteur est ainsi progressivement purifiée de ses éléments solides les plus lourds. In the field of washing water recycling in the mineral industry or the treatment of wastewater in general, it is necessary to separate unwanted solid particles from the liquid to be recycled. This separation is generally carried out by settling suspended solids in large basins. In this settling process, the particles, whose density is greater than water, will tend to accumulate at the bottom of the decanter under the effect of gravity. The particles are then removed from the bottom of the pond periodically. The water on the surface of the decanter is thus progressively purified from its heavier solids.
Néanmoins, les particules fines dont la taille ne dépasse pas 100 microns environ ont une vitesse de sédimentation trop faible ne leur permettant pas d'être traitées directement dans les unités de décantation industrielles. Aussi, il est nécessaire d'utiliser des agents de floculation afin de les agréger sous forme de particules de taille plus importante dits flocs, possédant des vitesses de sédimentation très supérieures. Nevertheless, fine particles whose size does not exceed about 100 microns have a sedimentation rate that is too low to allow them to be treated directly in industrial settling units. Also, it is necessary to use flocculation agents in order to aggregate them in the form of particles of larger size called flocs, having much higher sedimentation rates.
C'est en vue d'obtenir une décantation optimale qu'il est apparu nécessaire de contrôler le phénomène de création de flocs au sein des bassins de décantation. Ce contrôle vise en particulier à déterminer la taille des flocs formés et leur vitesse de chute à l'intérieur desdits bassins. It was in order to obtain optimal settling that it became necessary to control the phenomenon of floc creation within the settling ponds. This control aims in particular to determine the size of the formed flocs and their falling speed inside said basins.
Dans l'art antérieur, les méthodes existantes visant - 2 - à mesurer ces paramètres physiques n'ont pas abouti pour l'instant à des solutions satisfaisantes du point de vue de leur efficacité et de leur fiabilité. Les méthodes les plus couramment utilisées à ce niveau sont en particulier la diffractométrie laser et l'analyse d'image par nappe laser. In the prior art, existing methods for measuring these physical parameters have not yet resulted in satisfactory solutions from the point of view of their efficiency and reliability. The most commonly used methods at this level are in particular laser diffractometry and laser image analysis.
La diffractométrie laser repose sur l'analyse granulométrique d'un échantillon de la solution prélevée au cours de la floculation. Ce prélèvement entraîne nécessairement une rupture des liaisons au sein des flocs. Laser diffractometry is based on granulometric analysis of a sample of the solution taken during flocculation. This sampling necessarily entails a rupture of the bonds within the flocs.
La détérioration partielle des flocs qui en résulte limite considérablement la fiabilité de cette technique. The resulting partial floc deterioration greatly limits the reliability of this technique.
La technique d'analyse d'image par nappe laser consiste, quant à elle, à faire traverser une cuve de décantation transparente par un plan laser. Les flocs entrant dans ce plan sont alors éclairés et réfléchissent la lumière. Une caméra placée perpendiculairement au plan laser réceptionne le signal lumineux réfléchi par lesdits flocs et transmet l'information correspondante à un moyen d'analyse connecté à la caméra, lequel se charge d'évaluer les paramètres physiques susmentionnés. Même si cette technique paraît convenir pour l'observation de solutions à faibles concentrations de particules, notamment de l'ordre de la dizaine de milligrammes par litre, ce qui restreint son domaine d'application au seul cadre expérimental d'un laboratoire, elle s'avère inadaptée pour une utilisation sur site industriel, nécessitant des concentrations de particules en solution supérieures à la dizaine de grammes par litre. Par ailleurs, les décanteurs industriels étant rarement transparents, la zone d'analyse serait limitée essentiellement à la surface du décanteur ou à sa proche surface. The technique of image analysis by laser sheet is, in turn, to pass through a transparent settling tank by a laser plane. The flocs entering this plane are then lit and reflect the light. A camera placed perpendicular to the laser plane receives the light signal reflected by said flocs and transmits the corresponding information to an analysis means connected to the camera, which is responsible for evaluating the aforementioned physical parameters. Even if this technique seems suitable for the observation of solutions with low concentrations of particles, in particular of the order of ten milligrams per liter, which limits its field of application to the only experimental framework of a laboratory, it is unsuitable for use on an industrial site, requiring concentrations of particles in solution greater than about 10 grams per liter. Moreover, since the industrial decanters are rarely transparent, the analysis zone would be limited mainly to the surface of the decanter or its near surface.
Il n'est donc pas possible avec les techniques précédemment citées de visualiser et d'analyser des flocs de grosses tailles dans des bassins de décantation industriels et à des endroits relativement éloignés de leur surface, notamment à plusieurs dizaines de centimètres de leur surface. It is therefore not possible with the aforementioned techniques to visualize and analyze large flocs in industrial settling basins and at locations relatively far from their surface, especially several tens of centimeters from their surface.
La présente invention vise donc à fournir un - 3 - dispositif de visualisation et d'analyse de particules en déplacement dans un fluide turbide, utilisable notamment dans le domaine spécifique du traitement des eaux usées, et ne présentant pas les inconvénients de l'art antérieur susmentionné. The present invention therefore aims at providing a device for visualizing and analyzing particles in displacement in a turbid fluid, which can be used in particular in the specific field of wastewater treatment, and does not have the drawbacks of the prior art. above.
A cet égard, et conformément à l'invention, il est proposé un dispositif de visualisation et d'analyse in-situ de particules en déplacement dans un fluide turbide, comprenant: - des moyens de capture d'image, - des moyens d'éclairage configurés pour envoyer une lumière d'excitation sur une surface à analyser dudit fluide, lesdits moyens de capture d'image et lesdits moyens d'éclairage étant disposés à l'intérieur d'un conteneur étanche et transparent sur au moins une partie de sa surface périphérique, des moyens de stockage et d'analyse des images capturées par lesdits moyens de capture d'image; ledit dispositif étant remarquable en ce que les moyens d'éclairage sont constitués d'un ensemble de sources lumineuses sensiblement ponctuelles distribuées suivant une conformation annulaire. In this regard, and in accordance with the invention, there is provided a device for visualization and in-situ analysis of particles moving in a turbid fluid, comprising: image-capturing means; illumination configured to send excitation light to an analyte surface of said fluid, said image capturing means and said illuminating means being disposed within a sealed and transparent container on at least a portion of its peripheral surface, means for storing and analyzing the images captured by said image-capturing means; said device being remarkable in that the lighting means consist of a set of substantially punctiform light sources distributed in an annular conformation.
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre du dispositif de visualisation et d'analyse suivant l'invention, en référence aux dessins sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en perspective d'une variante préférée d'un dispositif de visualisation et d'analyse selon l'invention; la figure 2 est une vue de face d'une source lumineuse utilisable dans le dispositif de visualisation et d'analyse selon l'invention; la figure 3 est une vue de profil de la source lumineuse représentée à la figure 2; la figure 4 est une représentation approximative de la zone d'illumination couverte par la source lumineuse de la figure 2. - 4 - Other advantages and features will become more apparent from the following description of the display and analysis device according to the invention, with reference to the drawings in which: FIG. 1 is a schematic perspective view of a preferred variant of FIG. a display and analysis device according to the invention; FIG. 2 is a front view of a light source that can be used in the display and analysis device according to the invention; Figure 3 is a side view of the light source shown in Figure 2; Figure 4 is an approximate representation of the illumination area covered by the light source of Figure 2. - 4 -
En référence à la figure 1, on a représenté un dispositif de visualisation et d'analyse conforme à l'invention. Referring to Figure 1, there is shown a display device and analysis according to the invention.
Ce dispositif comporte pour l'essentiel: un moyen de capture d'image 1, une source lumineuse 2 configurée pour envoyer une lumière d'excitation sur une surface 3 du fluide turbide à analyser, ledit moyen de capture d'image 1 et ladite source lumineuse 2 étant disposés à l'intérieur d'un conteneur 4 étanche et transparent sur au moins une partie de sa surface périphérique, - des moyens de stockage et d'analyse 5 d'images capturées par lesdits moyens de capture d'image 1. This device essentially comprises: an image capture means 1, a light source 2 configured to send excitation light onto a surface 3 of the turbid fluid to be analyzed, said image capture means 1 and said source 2 being arranged inside a sealed and transparent container 4 on at least a portion of its peripheral surface, - means for storing and analyzing images captured by said image-capturing means 1.
Dans une variante préférée de l'invention, le moyen de capture d'image consistera en une caméra 1 comportant un capteur optoélectronique de type CCD ( charged coupled device ), c'est-à-dire un dispositif photosensible à transfert de charges. Ledit capteur consiste en général en une petite pièce rectangulaire de silicium destinée à recevoir une lumière incidente et réalisée de manière à définir un réseau de cellules individuelles sensibles à la lumière appelées photosites . Les photosites à CCD remplissent leur fonction consistant à capter la lumière incidente, en l'occurrence la lumière réfléchie par les particules illuminées par la source lumineuse 2 dans la surface d'analyse 3 du fluide turbide, par l'effet photoélectrique, libérant des électrons lorsqu'ils sont atteints par des photons. Les électrons émis dans le dispositif CCD sont emprisonnés dans des zones non conductrices, de sorte qu'ils sont stockés sous la forme de charge électrique dans la zone d'impact des photons. Cette charge électrique est ensuite récupérée par un circuit électronique simple ou un microprocesseur d'un ordinateur mis en oeuvre au niveau des moyens de stockage et d'analyse 5, lequel se charge d'enregistrer la quantité de charge pour chaque pixel et de traiter les données résultantes en une représentation numérique de l'image. - 5 In a preferred variant of the invention, the image capture means will consist of a camera 1 comprising a CCD (coupled coupled device) type of optoelectronic sensor, that is to say a photosensitive charge transfer device. The sensor generally consists of a small rectangular piece of silicon for receiving incident light and made to define an array of individual light-sensitive cells called photosites. CCD photosites fulfill their function of capturing the incident light, in this case the light reflected by the particles illuminated by the light source 2 in the analysis surface 3 of the turbid fluid, by the photoelectric effect, releasing electrons when they are affected by photons. The electrons emitted in the CCD device are trapped in nonconductive areas, so that they are stored as an electric charge in the photon impact zone. This electric charge is then recovered by a simple electronic circuit or a microprocessor of a computer implemented at the level of the storage and analysis means 5, which is responsible for recording the amount of charge for each pixel and for processing the resulting data into a digital representation of the image. - 5
La caméra 1 pourra de manière avantageuse être de petite taille et être facilement connectées à une entrée d'un ordinateur. A cet effet, une caméra de type dit webcam conviendra parfaitement à l'application envisagée, comme par exemple la caméra ToUcam PRO de chez Philips. Cette caméra 1 sera disposée à l'intérieur d'un boîtier étanche de manière à ce qu'elle soit protégée des projections de fluide pouvant survenir à l'intérieur du conteneur étanche 4. Ce boîtier possédera en particulier un indice d'étanchéité IP établi selon la norme DIN 40050 égal à IP 68. En fonction de la surface 3 à analyser, notamment de la turbidité du fluide au niveau de cette surface 3, celle-ci dépendant notamment du taux et de la grosseur des particules présentes localement dans le fluide, il sera nécessaire de modifier certains paramètres ou réglages au niveau de la caméra 1. The camera 1 may advantageously be small and easily connected to an input of a computer. For this purpose, a webcam-type camera is ideal for the intended application, such as the Philips ToUcam PRO camera. This camera 1 will be disposed inside a sealed housing so that it is protected from the projections of fluid that may occur inside the sealed container 4. This housing will have in particular an IP sealing index established according to the standard DIN 40050 equal to IP 68. Depending on the surface 3 to be analyzed, in particular the turbidity of the fluid at the level of this surface 3, which depends in particular on the rate and the size of the particles present locally in the fluid , it will be necessary to change some settings or settings at camera 1.
En effet, en présence d'un fluide à forte concentration de particules, une visualisation du fluide ne sera possible qu'à quelques millimètres de la paroi externe du conteneur étanche 4. On positionnera ainsi la caméra 1 à une distance suffisante de cette paroi de manière à lui permettre, en fonction de ses caractéristiques de profondeur de champ et de résolution, de visualiser des flocs de grandes dimensions, c'est-à-dire proches de 5 mm, et des flocs de petites dimensions, proches de quelques centaines de microns. Il sera ainsi avantageux de fixer de manière coulissante la caméra 1, enchâssée dans son boîtier étanche, le long d'une support tubulaire 6, ledit support tubulaire 6 permettant par ailleurs la fixation coulissante de la source lumineuse 2. Indeed, in the presence of a fluid with a high concentration of particles, a visualization of the fluid will be possible only a few millimeters from the outer wall of the sealed container 4. This will position the camera 1 at a sufficient distance from this wall of to allow him, according to his depth of field and resolution characteristics, to visualize flocs of large dimensions, that is to say close to 5 mm, and flocs of small dimensions, close to a few hundred microns. It will thus be advantageous to slidably fix the camera 1, encased in its sealed housing, along a tubular support 6, said tubular support 6 also allowing the sliding attachment of the light source 2.
Telle que représentée sur la figure 1, la source lumineuse 2 sera disposée entre la surface 3 à analyser et l'objectif de la caméra 1, selon une configuration dite en éclairage direct. Etant donnée cette position de la source lumineuse 2, un risque existe que son image réfléchie sur les parois vitrées du conteneur 4 soit captée par la caméra 3. Pour s'affranchir de cette réflexion parasite, il sera avantageux d'utiliser un conteneur 4 configuré pour créer - 6 - une image réfléchie de la source lumineuse 2 hors du champ de vision du moyen 1 de capture d'image. A cet effet, ledit conteneur 4 possédera de préférence une forme de cylindre de révolution, le rayon de courbure de la paroi latérale du conteneur 4 étant choisi de manière à créer une image réfléchie de la source lumineuse 2 hors du champ de vision de la caméra 1. Dans cette configuration d'éclairage direct, il a fallu choisir et concevoir une source lumineuse 2 adaptée aux exigences de l'application envisagée. La source lumineuse 2 pourra ainsi posséder les caractéristiques suivantes: une intensité lumineuse suffisante, en particulier dans la zone d'analyse 3, de manière à éviter la mise en place de système optique additionnel permettant de rediriger la lumière émise par la source lumineuse 2 vers l'objectif du moyen de capture d'image 1; une lumière uniforme dans la zone d'analyse 3 de manière à faciliter et à optimiser l'étape 20 d'analyse effectuée en aval; - un encombrement minimum de manière à réduire la taille du dispositif de visualisation dans son ensemble et ainsi minimiser les perturbations sur le fluide à analyser; - un échauffement limité ; - une durée de vie satisfaisante; une qualité de lumière stable dans le temps. As shown in Figure 1, the light source 2 will be disposed between the surface 3 to be analyzed and the lens of the camera 1, in a configuration called direct lighting. Given this position of the light source 2, there is a risk that its image reflected on the glass walls of the container 4 is captured by the camera 3. To overcome this unwanted reflection, it will be advantageous to use a container 4 configured to create a reflected image of the light source 2 out of the field of view of the image capture means 1. For this purpose, said container 4 will preferably have a shape of revolution cylinder, the radius of curvature of the side wall of the container 4 being chosen so as to create a reflected image of the light source 2 out of the field of view of the camera 1. In this direct lighting configuration, it was necessary to choose and design a light source 2 adapted to the requirements of the intended application. The light source 2 can thus have the following characteristics: a sufficient luminous intensity, in particular in the analysis zone 3, so as to avoid the installation of additional optical system making it possible to redirect the light emitted by the light source 2 towards the purpose of the image capturing means 1; a uniform light in the analysis zone 3 so as to facilitate and optimize the analysis step performed downstream; a minimum space requirement so as to reduce the size of the display device as a whole and thus minimize the disturbances on the fluid to be analyzed; - limited heating; - a satisfactory life; a stable light quality over time.
Après des recherches poussées et de nombreuses études expérimentales, il s'est avéré qu'il était avantageux d'utiliser comme moyens d'éclairage un ensemble de sources lumineuses sensiblement ponctuelles. Ces sources lumineuses ponctuelles permettent en effet d'obtenir un rayonnement non diffus et concentré en une zone bien spécifique. En combinant astucieusement plusieurs sources lumineuses, il est ainsi possible d'aboutir à un rayonnement intense et homogène à l'intérieur de la zone d'analyse. La demanderesse a par ailleurs constaté que la technique d'éclairage la plus adaptée à ce niveau et répondant à -7 - l'ensemble des critères définis ci-dessus s'avère être la technique d'éclairage par diodes électroluminescentes. Les diodes électroluminescentes sont des composants semi-conducteurs qui émettent un rayonnement monochrome ou polychrome, notamment une lumière blanche, lorsqu'ils sont alimentés par un courant électrique. Les diodes électroluminescentes présentent d'abord l'avantage de satisfaire à plusieurs des critères définis précédemment. Elles se caractérisent notamment par une =Lumière totalement uniforme, une durée de vie relativement longue et un éclairage stable dans le temps. Elles présentent également l'avantage de se présenter sous des formes diverses permettant, en fonction de l'application envisagée, de concentrer le flux lumineux selon une direction précise. After extensive research and numerous experimental studies, it has been found advantageous to use as lighting means a set of substantially point light sources. These point light sources make it possible to obtain non-diffuse and concentrated radiation in a very specific area. By cleverly combining several light sources, it is possible to achieve intense and homogeneous radiation within the analysis area. The Applicant has also found that the lighting technique most suited to this level and meeting all the criteria defined above turns out to be the lighting technology by light-emitting diodes. Light-emitting diodes are semiconductor components that emit monochrome or polychromatic radiation, especially white light, when they are powered by an electric current. Light-emitting diodes first of all have the advantage of satisfying several of the criteria defined previously. They are characterized in particular by a = totally uniform light, a relatively long life and stable lighting over time. They also have the advantage of being in various forms allowing, depending on the intended application, to concentrate the luminous flux in a precise direction.
Une diode électroluminescente peut notamment être encapsulée dans un boîtier cylindrique à bout arrondi, cylindrique à bout plat ou rectangulaire. Les diodes peuvent elles-mêmes être montées sur un même support de manière à définir un dispositif d'éclairage particulièrement lumineux. A light-emitting diode may in particular be encapsulated in a cylindrical case with a rounded end, a cylindrical end with a flat or rectangular end. The diodes may themselves be mounted on the same support so as to define a particularly bright lighting device.
La demanderesse a ainsi constaté qu'un montage de diodes sous forme d'un anneau donnait l'illumination la plus adaptée aux besoins de l'invention. Tel que représenté sur la figure 1, cet anneau de diodes 2 sera disposé entre la surface à analyser 3 et les moyens de capture d'image 1, du type caméra CCD notamment, dans une configuration dite en éclairage direct. Cet anneau 2 sera par ailleurs disposé dans l'alignement de la caméra 1, l'objectif de la caméra 1 définissant un axe sensiblement confondu avec celui défini par l'anneau de diodes 2. Dans une variante préférentielle, il sera en outre avantageux de disposer l'objectif de la caméra 1 sensiblement au centre de l'anneau de diodes 2. The Applicant has thus found that a mounting of diodes in the form of a ring gave the illumination most suited to the needs of the invention. As shown in FIG. 1, this ring of diodes 2 will be disposed between the surface to be analyzed 3 and the image capture means 1, of the CCD camera type in particular, in a so-called direct lighting configuration. This ring 2 will also be arranged in the alignment of the camera 1, the lens of the camera 1 defining an axis substantially coincident with that defined by the ring of diodes 2. In a preferred embodiment, it will also be advantageous to arrange the camera lens 1 substantially in the center of the diode ring 2.
En référence à la figure 2, il est représenté une forme de réalisation avantageuse d'un anneau 2 de diodes électroluminescentes utilisable en tant que source lumineuse à l'intérieur du dispositif de visualisation selon l'invention. Cet anneau 2 comporte ainsi une série de diodes électroluminescentes 7 réparties uniformément à la - 8 -périphérie de l'anneau 2. En fonction du diamètre de l'anneau 2, le nombre de diodes 7 présentes sur l'anneau 2 pourra être plus ou moins important. De manière générale, il comportera au moins 40 diodes électroluminescentes 7, et, de manière particulière, 40, 60 ou 85 diodes 7. Ces diodes 7 pourront être configurées selon des formes diverses, tel que mentionné précédemment, et, selon la variante représentée, présenter une forme sensiblement rectangulaire. Referring to Figure 2, there is shown an advantageous embodiment of a ring 2 of light emitting diodes usable as a light source within the display device according to the invention. This ring 2 thus comprises a series of light-emitting diodes 7 uniformly distributed at the -8-periphery of the ring 2. Depending on the diameter of the ring 2, the number of diodes 7 present on the ring 2 may be greater or smaller. less important. In general, it will comprise at least 40 electroluminescent diodes 7, and, in particular, 40, 60 or 85 diodes 7. These diodes 7 may be configured in various forms, as mentioned above, and, according to the variant shown, have a substantially rectangular shape.
En référence à la figure 3, il sera avantageux de disposer ces diodes 7 de manière à orienter l'axe de leur faisceau de lumière parallèlement à celui de l'anneau 2, ce qui correspond en fait à orienter l'axe de chacune des diodes 7 perpendiculairement à celui défini par l'anneau 2. With reference to FIG. 3, it will be advantageous to arrange these diodes 7 so as to orient the axis of their light beam parallel to that of the ring 2, which corresponds in fact to orienting the axis of each of the diodes 7 perpendicular to that defined by the ring 2.
Néanmoins, toute autre orientation desdites diodes 7 pourra être envisagée sans sortir du cadre de la présente invention. Nevertheless, any other orientation of said diodes 7 may be considered without departing from the scope of the present invention.
Dans la variante représentée, ces diodes 7 ont, par ailleurs, été disposées de manière à faire converger leurs axes respectifs en un point unique, ledit point étant disposé de préférence le long de l'axe défini par l'anneau 2. De façon à produire un faisceau puissant et présentant une bonne uniformité, il est nécessaire par ailleurs de positionner devant ces diodes 7 une lentille asphérique 8 de haute qualité, laquelle va permettre de mieux concentrer le faisceau de lumière émis par les diodes 7. Chaque diode 7 produira donc au final un faisceau de lumière sensiblement conique, le sommet du cône étant le centre de la diode 7 elle-même et le cône ayant un angle solide d'éclairage a, lequel sera compris entre 20 et 60 . In the variant shown, these diodes 7 have, moreover, been arranged so as to converge their respective axes at a single point, said point being preferably disposed along the axis defined by the ring 2. In order to to produce a powerful beam and having good uniformity, it is also necessary to position in front of these diodes 7 a high quality aspherical lens 8, which will allow to better focus the beam of light emitted by the diodes 7. Each diode 7 will therefore produce in the end a substantially conical light beam, the apex of the cone being the center of the diode 7 itself and the cone having a solid illumination angle a, which will be between 20 and 60.
En référence à la figure 4, on a représenté la configuration d'éclairage produite sur une surface à analyser 3 par un anneau de diodes 2 conforme aux figures 2 et 3, le diamètre D de l'anneau 2 étant égal à 40,85 mm, la distance d entre l'anneau 2 et la surface à analyser 3 étant égale à 37 mm et l'angle solide d'éclairage a étant de 60 . On constate que, dans la fenêtre d'analyse 9 rectangulaire de la caméra 1 centrée sur l'axe défini par - 9 - l'anneau 2, l'éclairage est sensiblement homogène et atteint son intensité maximale sensiblement au centre de ladite fenêtre d'analyse 9. With reference to FIG. 4, the lighting configuration produced on a surface to be analyzed 3 is represented by a ring of diodes 2 according to FIGS. 2 and 3, the diameter D of the ring 2 being equal to 40.85 mm. , the distance d between the ring 2 and the surface to be analyzed 3 being equal to 37 mm and the solid illumination angle a being 60. It can be seen that, in the rectangular analysis window 9 of the camera 1 centered on the axis defined by the ring 2, the illumination is substantially homogeneous and reaches its maximum intensity substantially in the center of said window. analysis 9.
Le dispositif de visualisation et d'analyse de la présente invention pourra être utilisé avantageusement pour mesurer la taille ou la vitesse de déplacement de particules dans des bassins de sédimentation, notamment pour analyser des particules possédant une taille supérieure à 0,2 mm. Ces mesures permettront notamment d'évaluer la vitesse de sédimentation à l'intérieur desdits bassins et ainsi faciliteront le contrôle de procédés visant à améliorer cette sédimentation. Ces procédés fonctionnant en général sur le principe d'un ajout d'agents chimiques de floculation à l'intérieur desdits bassins de sédimentation, les mesures effectuées par le dispositif de l'invention pourront notamment aboutir à une régulation de la quantité d'agents de floculation ajoutés. Cette application spécifique constituant un des modes de mise en ouvre préférentiels du dispositif de la présente invention, tout autre application dudit dispositif, pour laquelle l'analyse in-situ de particules en déplacement dans un fluide turbide présenterait un intérêt, ne sortirait toutefois pas du cadre de l'invention. The visualization and analysis device of the present invention may be advantageously used to measure the size or the speed of displacement of particles in sedimentation basins, in particular to analyze particles having a size greater than 0.2 mm. These measurements will in particular make it possible to evaluate the sedimentation rate inside said basins and thus facilitate the control of processes aimed at improving this sedimentation. Since these processes generally operate on the principle of adding chemical flocculating agents inside said sedimentation basins, the measurements made by the device of the invention may in particular lead to a regulation of the amount of flocculation added. As this specific application constitutes one of the preferred embodiments of the device of the present invention, any other application of said device, for which the in-situ analysis of particles moving in a turbid fluid would be of interest, would not, however, go beyond the scope of the invention. framework of the invention.
L'invention vise également à fournir une méthode d'analyse in-situ de particules en déplacement dans un fluide turbide, mettant en oeuvre un dispositif de visualisation et d'analyse conforme à l'invention. Cette méthode est basée essentiellement sur le traitement aval des mesures faites par le dispositif de l'invention afin d'évaluer certaines caractéristiques physico-chimiques desdites particules. The invention also aims to provide a method for in-situ analysis of particles moving in a turbid fluid, using a display device and analysis according to the invention. This method is based essentially on the downstream processing of the measurements made by the device of the invention in order to evaluate certain physicochemical characteristics of said particles.
Ce traitement aval est effectué par les moyens d'analyse mis en oeuvre au niveau du dispositif. Ces moyens d'analyse consistent en des systèmes de traitement numérique d'image, basés sur l'utilisation d'un logiciel de traitement d'image au sein d'une structure d'ordinateur. Au cours de ses recherches, la demanderesse a, dans cet optique, développé un logiciel spécifique de traitement IO 15 - 10 - d'image, permettant notamment la détermination du déplacement des particules observées à partir de deux visualisations successives effectuées par la caméra CCD dans un très court intervalle de temps. Cette technique s'apparente en particulier à la technique dite PIV, ou vélocimétrie par images de particules. On pourra à ce titre se référer utilement aux documents suivants: F.Scarano, Iterative image deformation methods in PIV, Faculty of Aerospace Engineering, Delft University of Technology, Kluyverweg, Measurement science and technology, publié en 2002. This downstream processing is performed by the analysis means implemented at the device. These analysis means consist of digital image processing systems, based on the use of image processing software within a computer structure. In the course of its research, the applicant has, in this perspective, developed a specific image processing software, notably allowing the determination of the displacement of the particles observed from two successive visualizations performed by the CCD camera in a very short time interval. This technique is related in particular to the so-called PIV technique, or velocimetry by particle images. The following documents can be usefully referred to: F.Scarano, Iterative image deformation methods in PIV, Faculty of Aerospace Engineering, Delft University of Technology, Kluyverweg, Measurement Science and Technology, published in 2002.
W.Weng, G.Liao, W.Fan, An improved crosscorrelation method for (digital) particle image velocimetry, University of Science and Technology of China. W.Weng, G.Liao, W.Fan, An improved crosscorrelation method for (digital) particle image velocimetry, University of Science and Technology of China.
J.Westerweel, Digital Particle Image Velocimetry, Delft University Press, publié en 1993. J.Westerweel, Digital Particle Image Velocimetry, Delft University Press, published in 1993.
L'Homme du métier aura ainsi toute possibilité de se référer à ce niveau aux documents mentionnés précédemment. The person skilled in the art will thus have every opportunity to refer at this level to the documents mentioned above.
La méthode d'analyse in-situ de particules en déplacement dans un fluide turbide comportera donc les étapes essentielles suivantes: introduction à l'intérieur du fluide turbide du conteneur 4 étanche et transparent du dispositif de visualisation et d'analyse conforme à l'invention; illumination par la source lumineuse 2 du dispositif de visualisation et d'analyse conforme à l'invention de la surface 3 dudit fluide comportant la ou les particules à analyser; enregistrement par les moyens de capture d'image 1 du dispositif de visualisation et d'analyse conforme à la présente invention du signal lumineux réfléchi par la ou lesdites particules; stockage et analyse par les moyens de stockage et d'analyse 5 du dispositif de visualisation et d'analyse conforme à la présente invention dudit signal lumineux. The method of in-situ analysis of particles moving in a turbid fluid will thus comprise the following essential steps: introduction inside the turbid fluid of the sealed and transparent container 4 of the visualization and analysis device according to the invention ; illumination by the light source 2 of the display and analysis device according to the invention of the surface 3 of said fluid comprising the particle or particles to be analyzed; recording by the image-capturing means 1 of the display and analysis device according to the present invention of the light signal reflected by said particle or particles; storage and analysis by the storage and analysis means 5 of the display and analysis device according to the present invention of said light signal.
Tel que vu précédemment, l'étape d'analyse du signal 30 35 - 11 -lumineux consistera en particulier à évaluer le déplacement des particules à analyser entre deux illuminations successives, ladite évaluation étant effectuée par les moyens de stockage et d'analyse 5 à partir des informations enregistrées par les moyens de capture d'image 1 entre ces deux illuminations. As seen above, the analysis step of the -luminous signal will consist in particular of evaluating the displacement of the particles to be analyzed between two successive illuminations, said evaluation being carried out by the storage and analysis means 5. from the information recorded by the image capture means 1 between these two illuminations.
Dans l'application spécifique visée par l'invention, cette méthode d'analyse pourra, de ce fait, être utilisée pour déterminer la vitesse de déplacement de particules dans un bac ou un bassin contenant un fluide turbide, à l'intérieur duquel circulent lesdites particules et ainsi permettre une meilleure régulation de la quantité d'agents de floculation ajoutés au cours d'un processus global de traitement visant à accélérer la décantation desdites particules dans ledit bac ou bassin. In the specific application targeted by the invention, this method of analysis can, therefore, be used to determine the speed of movement of particles in a tank or a basin containing a turbid fluid, inside which circulate said particles and thus allow better regulation of the amount of flocculants added during a global process of treatment to accelerate the settling of said particles in said tray or basin.
Enfin, il va de soi que les exemples de réalisation qui viennent d'être présentés ne sont nullement limitatifs et d'autres modifications ou ajouts pourront être envisagés sans sortir du cadre de l'invention. Finally, it goes without saying that the embodiments which have just been presented are in no way limiting and other modifications or additions may be envisaged without departing from the scope of the invention.
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