CA2442737A1 - Dispositif et procede d'inspection automatique d'objets defilant en flux sensiblement monocouche - Google Patents
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Abstract
Le principal but de la présente invention est de proposer une machine et un procédé
d'inspection, et le cas échéant de tri, fonctionnant à haut débit et pour des flux d'objets sensiblement monocouche, cette machine et ce procédé étant capables de discriminer de manière fiable des objets ayant des hauteurs significatives, tout en faisant état d'une construction et d'une mise en oeuvre qui demeurent simples et économiques.
d'inspection, et le cas échéant de tri, fonctionnant à haut débit et pour des flux d'objets sensiblement monocouche, cette machine et ce procédé étant capables de discriminer de manière fiable des objets ayant des hauteurs significatives, tout en faisant état d'une construction et d'une mise en oeuvre qui demeurent simples et économiques.
Claims (25)
1. Machine d'inspection automatique d'objets défilant de manière sensiblement monocouche sur un plan de convoyage d'un convoyeur, permettant de discriminer ces objets selon leur composition chimique, cette machine comprenant au moins un poste de détection à
travers ou sous lequel passe le flux d'objets, ce poste de détection comportant notamment:
- des moyens d'application de rayonnements électromagné-tiques en direction du plan de convoyage, émettant lesdits rayonnements de manière à définir un plan d'éclairage, l'intersection dudit plan d'éclairage et dudit plan de convoyage définissant une ligne de détection s'étendant transversalement au sens de défilement des objets, - un dispositif de réception permettant de balayer périodi-quement tout point de ladite ligne de détection, et recevant à tout instant les rayonnements réfléchis par une zone de mesure élémentaire située au voisinage du point balayé à cet instant, le plan défini par ladite ligne de détection et le centre optique d'entrée dudit dispositif étant appelé plan de balayage, - des moyens de transmission à au moins un dispositif d'analyse desdits rayonnements réfléchis au niveau de la zone de mesure élémentaire balayante, machine caractérisée en ce que les rayonnements émis sont concentrés au voisinage du plan d'éclairage (Pe) et en ce que ledit plan d'éclairage (Pe) et le plan de balayage (Pb) sont confondus, ce plan commun (Pe, Pb) étant incliné par rapport à la perpendiculaire (D) au plan de convoyage (Pc).
travers ou sous lequel passe le flux d'objets, ce poste de détection comportant notamment:
- des moyens d'application de rayonnements électromagné-tiques en direction du plan de convoyage, émettant lesdits rayonnements de manière à définir un plan d'éclairage, l'intersection dudit plan d'éclairage et dudit plan de convoyage définissant une ligne de détection s'étendant transversalement au sens de défilement des objets, - un dispositif de réception permettant de balayer périodi-quement tout point de ladite ligne de détection, et recevant à tout instant les rayonnements réfléchis par une zone de mesure élémentaire située au voisinage du point balayé à cet instant, le plan défini par ladite ligne de détection et le centre optique d'entrée dudit dispositif étant appelé plan de balayage, - des moyens de transmission à au moins un dispositif d'analyse desdits rayonnements réfléchis au niveau de la zone de mesure élémentaire balayante, machine caractérisée en ce que les rayonnements émis sont concentrés au voisinage du plan d'éclairage (Pe) et en ce que ledit plan d'éclairage (Pe) et le plan de balayage (Pb) sont confondus, ce plan commun (Pe, Pb) étant incliné par rapport à la perpendiculaire (D) au plan de convoyage (Pc).
2. Machine selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de réception (8) comprend un organe réfléchissant mobile (8') portant le centre optique d'entrée (8"), recevant directement les rayonnements réfléchis au niveau de la zone de mesure élémentaire (12) balayante et présentant des dimensions sensiblement du même ordre de grandeur que les dimensions de ladite zone de mesure élémentaire (12) dont il assure le déplacement, préférentiellement légèrement supérieures.
3. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les moyens d'application (6) consistent en des moyens d'éclairage large spectre, les rayonnements appliqués consistant en un mélange de rayonnements électromagnétiques du domaine visible et du domaine de l'infrarouge, et en ce que lesdits moyens d'éclairage (6) comportent des organes (6') concentrant les rayonnements émis, au niveau du plan de convoyage (Pc), sur une bande transversale de détection (7') balayée périodiquement par la zone de mesure élémentaire (12) et dont l'axe médian longitudinal correspond à la ligne de détection (7).
4. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens (6) d'application de rayonnements sont constitués par deux unités d'application espacées entre elles et disposées selon un alignement transversal par rapport au sens de défilement des objets (2), chaque unité comprenant un organe d'émission allongé (6") associé à un organe (6') sous forme de réflecteur profilé à section elliptique.
5. Machine selon la revendication 4, caractérisée en ce que chaque organe d'émission allongé (6") est sensiblement positionné au niveau du foyer proche (F) du réflecteur (6') qui lui est associé, les moyens d'application de rayonnements (6) étant positionnés et les réflecteurs (6') étant conformés et dimensionnés de telle manière que le second foyer éloigné (F') est situé à une distance du plan de convoyage (3) correspondant sensiblement à la hauteur moyenne (H) des objets (2) à trier, lesdits foyers (F, F') étant situés dans le plan d'éclairage (Pe).
6. Machine selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que des parois de réflexion (13, 13') des rayonnements émis par les moyens d'application (6) sont disposés le long des bords latéraux du convoyeur (3), notamment au niveau des extrémités de la bande de détection (7'), en s'étendant, horizontalement et verticalement, sensiblement jusqu'à hauteur desdits moyens d'application (6).
7. Machine selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que le dispositif de réception (8) se présente sous la forme d'une tête de réception portant, d'une part, un organe réfléchissant mobile (8') sous la forme d'un miroir plan, disposé de manière sensiblement centrale par rapport au plan de convoyage (Pc) du convoyeur (3) et oscillant par pivotement avec une amplitude suffisante pour que la zone de mesure élémentaire mobile (12) puisse explorer la totalité de la bande de détection (7') pendant une demi-oscillation et, d'autre part, un moyen (9) de focalisation de la fraction de rayonnement(s) réfléchie par une partie élémentaire de la bande de détection (7") et transmise par le miroir oscillant (8') en direction dudit moyen (9), ladite tête (8) portant également l'extrémité présentant l'ouverture d'entrée (10') des moyens (10) de transmission de ladite fraction de rayonnement(s), après focalisation par le moyen (9), vers au moins un dispositif d'analyse spectrale (11, 11').
8. Machine selon la revendication 7, caractérisée en ce que le moyen de focalisation (9) et les moyens de transmission (10) consécutifs sont situés en dehors du champ d'exploration (C) du miroir oscillant (8') situé dans le plan de balayage (Pb), l'axe d'alignement miroir (8')/moyen de focalisation (9)/ouverture d'entrée (10') étant situé dans ledit plan de balayage (Pb).
9. Machine selon l'une quelconque des revendications 7 et 8, caractérisée en ce que le miroir plan oscillant formant l'organe réfléchissant mobile (8') est situé entre les deux unités formant les moyens d'application de rayonnements (6) et dans une disposition relative telle que lesdites unités n'interfèrent pas avec le champ d'exploration (C) dudit miroir (8').
10. Machine selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que les moyens de transmission (10) consistent en un faisceau de fibres optiques (10") dont la totalité ou une majorité est reliée à
un dispositif d'analyse (11) décomposant le rayonnement réfléchi en ses différentes composantes spectrales et déterminant les intensités de certaines desdites composantes ayant des longueurs d'onde caractéristiques des matières des objets à trier, lesdites fibres optiques (10") présentant au niveau de l'ouverture d'entrée (10') un arrangement carré ou rectangulaire en section.
un dispositif d'analyse (11) décomposant le rayonnement réfléchi en ses différentes composantes spectrales et déterminant les intensités de certaines desdites composantes ayant des longueurs d'onde caractéristiques des matières des objets à trier, lesdites fibres optiques (10") présentant au niveau de l'ouverture d'entrée (10') un arrangement carré ou rectangulaire en section.
11. Machine selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'une partie minoritaire des fibres optiques (10") du faisceau (10) est reliée à un dispositif d'analyse (11') détectant les intensités respectives des trois couleurs fondamentales.
12. Machine selon la revendication 10, caractérisée en ce que le dispositif d'analyse (11) est constitué, d'une part, par un spectromètre (14) à
réseau de diffraction (14') décomposant le flux lumineux multispectral (14") reçu de la zone de mesure élémentaire (12) en ses différentes composantes spectrales constitutives, notamment dans le domaine de l'infrarouge, d'autre part, par des moyens (15) de récupération et de transmission des flux lumineux élémentaires (14"') correspondant à différentes plages spectrales irrégulièrement espacées, caractérisant les substances et composés chimiques des objets (2) à discriminer, par exemple sous la forme de faisceaux de fibres optiques séparés, et, enfin, par des moyens (16) de conversion photoélectrique délivrant un signal analogique pour chacun desdits flux lumineux élémentaires (14"').
réseau de diffraction (14') décomposant le flux lumineux multispectral (14") reçu de la zone de mesure élémentaire (12) en ses différentes composantes spectrales constitutives, notamment dans le domaine de l'infrarouge, d'autre part, par des moyens (15) de récupération et de transmission des flux lumineux élémentaires (14"') correspondant à différentes plages spectrales irrégulièrement espacées, caractérisant les substances et composés chimiques des objets (2) à discriminer, par exemple sous la forme de faisceaux de fibres optiques séparés, et, enfin, par des moyens (16) de conversion photoélectrique délivrant un signal analogique pour chacun desdits flux lumineux élémentaires (14"').
13. Machine selon la revendication 12, caractérisée en ce que le flux lumineux multispectral (14") est introduit dans le spectromètre (14) au niveau d'une fente d'entrée (17) et en ce que les flux lumineux élémentaires (14"') sont récupérés au niveau de fentes de sortie (17') présentant une forme et des dimensions identiques à celles de la fente d'entrée et positionnées en fonction du facteur de dispersion et des plages spectrales à
récupérer, les portions d'extrémité de sortie des fibres (10") de la composante majoritaire du faisceau de fibres formant les moyens de transmission (10) et les portions d'extrémité d'entrée des fibres optiques (15') des moyens de récupération et de transmission (15) présentant des arrangements linéaires identiques et étant montés respectivement dans la fente d'entrée (17) et les fentes de sortie (17').
récupérer, les portions d'extrémité de sortie des fibres (10") de la composante majoritaire du faisceau de fibres formant les moyens de transmission (10) et les portions d'extrémité d'entrée des fibres optiques (15') des moyens de récupération et de transmission (15) présentant des arrangements linéaires identiques et étant montés respectivement dans la fente d'entrée (17) et les fentes de sortie (17').
14. Machine selon la revendication 13, caractérisée en ce que les portions d'extrémité d'entrée des fibres optiques (15') des faisceaux formant les moyens de récupération et de transmission (15) sont montées dans des plaquettes minces (18) pourvues de renfoncements de réception (18') adaptés, préférentiellement associées à des contre-plaquettes (19) de maintien et de blocage, de manière à former des supports de montage et de positionnement (20) desdites fibres optiques (15') dans le corps du spectromètre (14).
15. Machine selon la revendication 14, caractérisée en ce que le corps du spectromètre (14) comporte une structure rigide (21) de réception et de maintien avec blocage desdits supports (20), autorisant leur mise en place par coulissement et leur installation par empilement, avec éventuellement intercalage de cales ajustées (22), de manière à positionner lesdits supports (20) aux emplacements correspondant aux zones d'impact des flux lumineux élémentaires (14"') à relever.
16. Machine selon l'une quelconque des revendications 3 à 15, caractérisée en ce qu'elle comprend également une unité (23) de traitement et de gestion de fonctionnement du poste de détection (4), telle qu'un ordinateur commandant notamment le mouvement de l'organe réfléchissant mobile (8') et éventuellement du convoyeur (3), séquençant l'acquisition des rayonnements réfléchis au niveau de la zone de mesure élémentaire mobile (12) et traitant et évaluant les signaux délivrés par les dispositifs d'analyse (11, 11'), par exemple par comparaison avec des données programmées, en vue de la détermination de la composition chimique de chacun des objets (2) inspectés ou de la présence d'une substance chimique dans lesdits objets (2), le cas échéant en corrélant les résultats de ladite détermination avec une détermination de la localisation spatiale desdits objets (2).
17. Machine selon la revendication 16, caractérisée en ce que la bande de détection (7') se présente sous la forme d'une surface rectangulaire allongée de faible largeur s'étendant perpendiculairement à l'axe médian et transversalement sur toute la largeur du plan de convoyage (Pc) du convoyeur (3).
18. Machine de tri automatique d'objets selon leur composition chimique, ces objets défilant de manière sensiblement monocouche sur un convoyeur, cette machine de tri comportant un poste de détection amont couplé fonctionnellement à un poste aval de séparation active desdits objets en fonction des résultats des mesures et/ou analyses effectuées par ledit poste de détection, caractérisée en ce que le poste de détection (4) est un poste de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 17.
19. Machine de tri selon la revendication 18, caractérisée en ce que le poste de détection (4), ou son unité (23) de traitement et de gestion du fonctionnement, délivre des signaux d'actionnement à un module de pilotage (24) des moyens d'éjection (5'), en alignement transversal, du poste de séparation active (5) en fonction des résultats desdites analyses, une salve de signaux d'actionnement étant émise après chaque exploration complète d'une bande de détection transversale (7') par la zone de mesure élémentaire mobile (12).
20. Machine de tri selon l'une quelconque des revendications 18 et 19, caractérisée en ce que la ligne de détection (7) est située à
proximité immédiate, par exemple à moins de 30 cm, des moyens d'éjection (5'), par exemple par soulèvement, sous la forme d'une rangée de buses délivrant des jets de gaz, préférentiellement d'air.
proximité immédiate, par exemple à moins de 30 cm, des moyens d'éjection (5'), par exemple par soulèvement, sous la forme d'une rangée de buses délivrant des jets de gaz, préférentiellement d'air.
21. Procédé d'inspection automatique d'objets défilant de manière sensiblement monocouche sur un plan de convoyage d'un convoyeur, ledit procédé permettant de discriminer ces objets selon leur composition chimique, et consistant à:
- faire passer le flux d'objets à inspecter à travers ou sous au moins un poste de détection, - à émettre des rayonnements électromagnétiques vers le plan de convoyage par l'intermédiaire de moyens d'application correspondant, de manière à définir un plan d'éclairage, l'intersection dudit plan d'éclairage et dudit plan de convoyage définissent une ligne de détection s'étendant transversalement au sens de défilement des objets, - à balayer périodiquement tout point de ladite ligne de détection par l'intermédiaire d'un dispositif de réception recevant à tout instant les rayonnements réfléchis par une zone de mesure élémentaire située au voisinage du point balayé à cet instant, le plan défini par ladite ligne de détection et le centre optique d'entrée dudit dispositif étant appelé
plan de balayage, - à transmettre lesdits rayonnements réfléchis au niveau de la zone de mesure élémentaire balayante à au moins un dispositif d'analyse par l'intermédiaire de moyens de transmission adaptés, procédé caractérisé en ce que les rayonnements émis sont concentrés au voisinage du plan d'éclairage (Pe) et en ce que ledit plan d'éclairage (Pe) et le plan de balayage (Pb) sont confondus, ce plan commun (Pe, Pb) étant incliné par rapport à la perpendiculaire (D) au plan de convoyage (Pc).
- faire passer le flux d'objets à inspecter à travers ou sous au moins un poste de détection, - à émettre des rayonnements électromagnétiques vers le plan de convoyage par l'intermédiaire de moyens d'application correspondant, de manière à définir un plan d'éclairage, l'intersection dudit plan d'éclairage et dudit plan de convoyage définissent une ligne de détection s'étendant transversalement au sens de défilement des objets, - à balayer périodiquement tout point de ladite ligne de détection par l'intermédiaire d'un dispositif de réception recevant à tout instant les rayonnements réfléchis par une zone de mesure élémentaire située au voisinage du point balayé à cet instant, le plan défini par ladite ligne de détection et le centre optique d'entrée dudit dispositif étant appelé
plan de balayage, - à transmettre lesdits rayonnements réfléchis au niveau de la zone de mesure élémentaire balayante à au moins un dispositif d'analyse par l'intermédiaire de moyens de transmission adaptés, procédé caractérisé en ce que les rayonnements émis sont concentrés au voisinage du plan d'éclairage (Pe) et en ce que ledit plan d'éclairage (Pe) et le plan de balayage (Pb) sont confondus, ce plan commun (Pe, Pb) étant incliné par rapport à la perpendiculaire (D) au plan de convoyage (Pc).
22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce qu'il consiste à concentrer les rayonnements, préférentiellement du domaine visible et infrarouge, au niveau du plan de convoyage (Pc) sur une bande transversale de détection (7') balayée périodiquement par la zone de mesure élémentaire (12) et dont l'axe médian longitudinal correspond à la ligne de détection (7), de manière à obtenir une intensité de rayonnement élevée et sensiblement homogène sur toute la surface de ladite bande de détection (7').
23. Procédé selon l'une quelconque des revendications 21 et 22, caractérisé en ce qu'il consiste à balayer séquentiellement la bande de détection (7') avec la zone mesure élémentaire mobile (12) par oscillation pivotante d'un miroir plan formant l'organe réfléchissant (8'), à focaliser le flux lumineux provenant de la zone de mesure élémentaire (12) sur l'ouverture d'entrée (10') des moyens de transmission (10) sous forme d'un faisceau de fibres optiques (10"), à amener la majorité du flux lumineux multispectral (14") capté vers la fente d'entrée (17) d'un spectromètre (14) faisant partie d'un premier moyen d'analyse (11), à décomposer ce flux lumineux (14") en ses différentes composantes spectrales élémentaires (14"'), à récupérer les flux lumineux de certaines de ces composantes correspondant à des plages de longueurs d'ondes étroites spécifiques au niveau de fentes de sortie (17') et à les transmettre par l'intermédiaire de moyens adaptés (15) à des moyens (16) de conversion photoélectrique pour fournir des premiers signaux de mesure, à amener, le cas échéant, simultanément une faible partie du flux lumineux multispectral (14") capté
vers un second moyen d'analyse (11') déterminant les intensités respectives des trois couleurs fondamentales et fournissant des seconds signaux de mesure, à traiter lesdits premiers et éventuellement seconds signaux de mesure, au niveau d'une unité (23) de traitement et de gestion informatique commandant notamment le mouvement de l'organe réfléchissant mobile (8'), séquençant l'acquisition des rayonnements réfléchis au niveau de la zone de mesure élémentaire mobile (12) et traitant et évaluant les signaux délivrés par les dispositifs d'analyse (11, 11'), par comparaison avec des données programmées, en vue de la détermination de la composition chimique de chacun des objets (2) inspectés ou de la présence d'une substance chimique dans lesdits objets (2).
vers un second moyen d'analyse (11') déterminant les intensités respectives des trois couleurs fondamentales et fournissant des seconds signaux de mesure, à traiter lesdits premiers et éventuellement seconds signaux de mesure, au niveau d'une unité (23) de traitement et de gestion informatique commandant notamment le mouvement de l'organe réfléchissant mobile (8'), séquençant l'acquisition des rayonnements réfléchis au niveau de la zone de mesure élémentaire mobile (12) et traitant et évaluant les signaux délivrés par les dispositifs d'analyse (11, 11'), par comparaison avec des données programmées, en vue de la détermination de la composition chimique de chacun des objets (2) inspectés ou de la présence d'une substance chimique dans lesdits objets (2).
24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il consiste à faire délivrer par l'unité (23), en fonction des résultats du traitement des signaux de mesure, des signaux d'actionnement à un module (24) de pilotage de moyens d'éjection (5') d'un poste de séparation (5') situé
en aval du poste de détection (4) par rapport au flux d'objets (2), et, enfin, à
éjecter ou à ne pas éjecter chacun des différents objets (2) défilant sur le plan support de convoyage (Pc) du convoyeur (3) en fonction des signaux d'actionnement délivrés.
en aval du poste de détection (4) par rapport au flux d'objets (2), et, enfin, à
éjecter ou à ne pas éjecter chacun des différents objets (2) défilant sur le plan support de convoyage (Pc) du convoyeur (3) en fonction des signaux d'actionnement délivrés.
25. Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce qu'une salve de signaux d'actionnement est émise après achèvement de chaque balayage de la bande de détection (7') et traitement des signaux de mesure correspondants, le cas échéant avec prise en compte des signaux de mesure du balayage précédent.
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