Appareil à trier par tri chromatique La présente invention concerne un appareil à trier par tri chromatique d'objets et, sans y être limitée, se rapporte, en particulier, au tri par dis tinction des intensités de couleur plutôt que des tein tes, c'est-à-dire au tri en fonction du pouvoir de réflexion dans deux ou plusieurs parties du spectre plutôt qu'en fonction de la quantité de lumière réfléchie par les objets dans une partie seulement du spectre.
Dans le tri chromatique, il est souhaitable d'uti liser un fond sur lequel la lumière de l'objet exa miné est réfléchie et auquel cette lumière peut être comparée. Des fonds de ce genre sont choisis de façon à réfléchir la même intensité de lumière que l'objet lui-même (en ce qui concerne la cellule photoélectrique servant à l'analyse de l'objet). Ces fonds sont utilisés comme un moyen avantageux pour supprimer l'influence de la dimension de l'objet sur la quantité de lumière réfléchie par la cellule photoélectrique.
En fait, dans le cas où le fond s'adapte parfaitement à un objet voulu, la variation de la lumière captée par la cellule photo électrique est entièrement provoquée par la varia tion du pouvoir réflecteur de la partie examinée de l'objet, ce qui correspond au but poursuivi. Il est donc nécessaire de modifier le fond en fonction des objets à trier, et aussi de choisir un fond conve nant au type déterminé de tri à effectuer.
Par conséquent, si le tri doit être basé sur les intensités des couleurs, c'est-à-dire si le tri doit se conformer au pouvoir réflecteur relatif de deux ou plusieurs parties du spectre, les fonds utilisés doi vent contenir les différentes couleurs utilisées.
Si, par exemple, le tri doit se faire en fonction de deux couleurs différentes, les fonds doivent avoir un pou voir réflecteur choisi de façon à être correct pour deux cellules photoélectriques ayant chacune une réponse chromatique différente. Par conséquent, dans le cas du tri d'une seule couleur, il peut être nécessaire de choisir un fond parmi, par exemple, vingt fonds d'intensités différentes ; dans ce cas, pour un tri de deux couleurs, il est normal de devoir choisir une intensité parmi plusieurs centaines d'in tensités de fond variant en couleur et en luminosité.
En outre, si, dans le cas du tri d'une seule couleur, il suffit de choisir un fond plus clair ou plus foncé, par contre dans le cas d'un tri de deux couleurs, il faut choisir parmi des fonds différents des deux couleurs, ce qui est généralement un travail oné reux.
En conséquence, selon la présente invention, un appareil à trier les objets par tri chromatique com porte des supports, des moyens pour irradier avec de la lumière des fonds portés par les supports ainsi que les objets devant être triés, des moyens d'ob servation photoélectriques disposés de manière à recevoir chacun de la lumière d'une part de chacun desdits objets et d'autre part d'un fond, chaque moyen d'observation photoélectrique observant les objets suivant une direction différente,
des moyens de triage commandés par les moyens d'observation photoélectriques séparant les objets désirés des objets indésirables ainsi que des moyens de réglage reliant les supports de fonds entre eux et provo quant la mise en position simultanée de ceux-ci afin de les adapter aux objets à trier.
Les moyens de réglage pour effectuer le réglage de la position des supports de fonds peuvent com porter des moyens modifiant la distance entre les fonds et les moyens d'irradiation.
A cet effet il peut y avoir au moins une paire d'organes rotatifs reliés entre eux par deux tiges dont l'une porte un support de fond, les tiges étant disposées de telle façon qu'un déplacement angu- luire de l'un des organes rotatifs provoque un dépla cement angulaire d'une même valeur de chacun des autres organes rotatifs, les deux tiges étant dispo sées l'une par rapport à l'autre de manière qu'il n'y ait pas de point mort des organes rotatifs.
En variante, chaque support de fond peut com porter un arbre sur lequel est monté un cylindre dont différentes parties sont colorées dans diffé rentes portions par des quantités relatives diffé- rentes des couleurs dans lesquelles le tri doit être effectué ou alternativement dont différentes parties absorbent différentes quantités de lumière ou diffé rentes longueurs d'ondes de lumière.
Les moyens de triage pour séparer les objets désirés des objets indésirables peuvent comporter un dispositif d'éjection pour retirer les objets indési rables ainsi qu'un amortisseur pour amortir le mou vement des parties mobiles du dispositif d'éjection lorsque ces parties mobiles reviennent dans leur position inactive.
Le dispositif d'éjection comporte de préférence des moyens commandés par une vanne pour pro duire un jet d'air provoquant le retrait d'un objet indésirable, l'amortisseur servant à amortir le mou vement de l'organe d'obturation de ladite vanne.
L'amortisseur comporte de préférence un réci pient contenant de la laine de verre ou un autre matériau de ce genre, le récipient étant partielle- ment rempli de liquide.
Une forme d'exécution de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 est un schéma représentant le fonc tionnement général de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
La fig. 2 est une vue en plan d'un cadre consti tuant une partie de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 3 représente schématiquement une va riante du cadre représenté à la fig. 2.
La fig. 4 représente schématiquement un moyen prévu sur le cadre pour empêcher les effets de ré flexion spéculaire par les objets triés.
La fig. 5 est une coupe d'une autre partie de l'appareil de la fig. 1.
Les fig. 6 et 7 représentent schématiquement d'autres parties encore de la fig. 1.
Sur la fig. 1, qui est une représentation schéma tique, l'appareil à trier comprend une courroie sans fin 1 avec un creux en forme de V servant à loger des objets 2 à trier (comme, par exemple, des fèves ou des grains). Il va de soi qu'on peut utiliser, si on le désire, d'autres dispositifs d'alimentation que la courroie sans fin, représentée à la fig. 1.
Des objets 2, amenés par la courroie 1, tombent librement de celle-ci, au travers d'un cadre en forme de cube 3 muni de parois intérieures réflé chissantes. Quand les objets traversent le cadre 3, la lumière provenant de lampes situées à l'intérieur du cadre 3 frappe les objets et la lumière réfléchie par celles-ci est captée par une ou plusieurs paires de cellules photoélectriques ou photo-multiplica- teurs 4, 5.
Quoiqu'une seule paire de cellules photoélectri ques, ou photo-multiplicateurs 4, 5 soit représentée, i1 est préférable d'utiliser quatre de ces paires, une le long de chaque côté du cadre 3.
Les cellules photoélectriques ou photo-multipli- cateurs sont pourvues chacune de filtres de couleur différente 6, 7 de façon qu'une des cellules photo électriques ou photomultiplicateurs de chaque paire soit sensible à la lumière d'une couleur déterminée réfléchie par les objets 2, tandis que l'autre cellule photoélectrique ou photomultiplicateur de la paire est sensible à la lumière d'une couleur différente réfléchie par les objets 2.
La lumière captée par les cellules photoélectri ques ou photomultiplicateurs 4, 5 et provenant des objets 2 est transmise, par une lentille tubulaire 8 contenant un objectif 9 pour focaliser une image d'un objet 2 à hauteur d'une fente de balayage 10, un système de lentilles portant la référence générale 11 et une pièce transparente 12 conductrice de la lumière comportant des branches 12' et 12" qui divergent d'un point de séparation 13.
Les sorties des cellules photoélectriques ou photo- multiplicateurs 4, 5, sont connectées à un amplifi cateur différentiel 14 dont la sortie commande, à son tour, un comparateur électronique 15 destiné à faire la distinction entre des objets voulus et des objets indésirables.
Quand un objet indésirable 2, traversant le cadre 3, est détecté par un comparateur 15, celui-ci trans met un signal à un éjecteur 16 à commande élec trique. De l'air comprimé est amené au dispositif 16 par une conduite 17 et, suite à l'application du signal, une vanne s'ouvre et de l'air s'échappe, sous la forme d'un jet, d'un ajutage 18 faisant partie du dispositif 16. De cette manière, l'objet indésirable 2 est éjecté.
L'appareil représenté schématiquement à la fig. 1 est décrit ci-après, plus en détail, avec référence aux autres figures.
A l'intérieur du cadre 3, dont les parois internes 19 (voir fig. 2) réfléchissent la lumière (par exemple par application d'une couche d'émail vitreux), se trouvent quatre sources lumineuses 20 voisines des coins du cadre 3 et destinées à illuminer un objet 2 passant au centre du cadre 3. La lumière visible des sources lumineuses 20 frappe l'objet 2 de façon indi recte, un filtre de transmission infrarouge 21 étant placé (pour un motif décrit ci-après) sur la trajec toire directe de la lumière allant de chaque source lumineuse à l'objet.
La lumière des sources lumineuses 20 frappe aussi les fonds 22 disposés chacun sur un support de fond 23 consistant en un profilé en U dans lequel le fond peut être glissé. Comme précité, les fonds sont choisis de façon à réfléchir la même intensité moyenne de lumière visible (en ce qui concerne la cellule photoélectrique de vision de l'objet) que l'objet lui-même, les fonds étant utilisés comme un moyen facile pour supprimer l'influence de la gran deur de l'objet 2 sur la quantité de lumière captée par la cellule photoélectrique correspondante.
Des coins 24 empêchent que la lumière des sour ces lumineuses 20 ne frappe directement les fonds 22 adjacents.
Quatre disques rotatifs 25-28 sont montés sur le cadre 3, avec leurs centres dans les coins d'un carré. Chaque disque est relié à chacun des disques voisins par une tringle<B>29</B> solidaire du support de fond<B>23</B> cor respondant. Les disques de chaque paire de disques adjacents sont aussi reliés entre eux par une trin gle 30. Il est à noter que les tringles 30 sont paral lèles aux tringles 29 mais qu'elles articulent, sur leur disque correspondant, en des points angulaire ment décalés par rapport aux points de pivotement des tringles 29, le décalage étant d'environ 900.
Le disque 25 porte un bras de commande 31 dirigé vers l'extérieur. Le bras de commande 31 peut être amené de sa position en traits pleins à sa position en traits interrompus et, ce faisant, les quatre disques (et, par conséquent, les quatre fonds) tournent d'un angle correspondant. L'utilisation des deux jeux de tringles de connexion 29, 30 assure que le déplacement des disques 25-28 n'est jamais entravé par le fait qu'un jeu de tringles se trouve au point mort.
Le bras de commande 31 peut être fixé en toutes positions voulues à l'aide d'une tige filetée 31' munie d'une tête de commande manuelle de plus grand diamètre.
Comme le montrent les lignes en traits inter rompus, le mouvement des fonds 22 provoqué par un déplacement du bras de commande 31 n'est pas linéaire. Cependant, les fonds sont choisis relative ment grands par rapport à l'objet 2, de sorte que ce manque de linéarité est sans importance.
En déplaçant le bras de commande 31, tous les fonds avancent simultanément vers l'intérieur ou vers l'extérieur. Comme l'intensité d'éclairement des fonds varie suivant le carré de la distance entre les fonds et la source d'éclairement, on peut facilement, dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, par déplacement du bras de commande 31,
faire varier l'éclairement des fonds d'environ 30 %. Cette possibilité de faire varier facilement l'intensité de la réflexion des fonds permet de choisir beaucoup plus facilement un fond correct, c'est-à-dire d'adap ter les fonds aux objets à trier.
La forme d'exécution représentée à la fig. 2 peut être modifiée comme représenté à la fig. 3 dans laquelle les fonds sont constitués par des cylindres 32 composés chacun d'un mandrin en matière plas tique ou en métal sur lequel est enroulée une feuille de papier ou une autre matière impressionnée photo graphiquement ou imprimée et enfermée à l'inté rieur d'un cylindre en une matière transparente telle que le verre ou le méthacrylate de méthyle.
Cette feuille peut, en différents endroits, être colorée à l'aide de quantités de couleurs relativement diffé rentes, ces couleurs étant choisies dans les couleurs de tri. Cette feuille peut aussi être constituée par un coin optique (c'est-à-dire un élément dont des parties différentes absorbent des quantités diffé- rentes de lumière ou des longueurs d'ondes diffé rentes de lumière), en celluloïde dont différentes parties sont agencées de façon à absorber la lumière à des degrés différents.
Les cylindres 32 sont montés sur des arbres 33 constituant les supports des fonds et entraînés par des pignons coniques 34, un volant à main 35 étant prévu pour la rotation des cylindres.
Les parties observées des cylindres 32 constituent des fonds et l'intensité de la réflexion de ces cylin dres est modifiée non pas en variant 1a distance entre les cylindres et les sources lumineuses, mais en faisant tourner les cylindres et en sélectionnant ainsi, en fait, différents fonds.
Comme précité, le tri de certains objets, par exemple des grains de café torréfié, est rendu dif ficile, du fait que la majeure partie de la lumière réfléchie par des objets de ce genre résulte d'une réflexion spéculaire. Ce problème peut cependant être résolu comme indiqué schématiquement à la fig. 4.
Comme la fig. 4 le montre, la lumière frappant un objet 2 et provenant de chacune des quatre sour ces lumineuses 20 subit une coIlimation dans le col limateur 38 et traverse une feuille 39 de Polaroïd (marque déposée), de sorte que l'objet 2 et les fonds reçoivent de la lumière à polarisation plane.
La lumière provenant de l'objet 2 et des fonds est réfléchie, par la lentille tubulaire 8, sur une ou les deux cellules photoélectriques 4, 5 (ces dernières n'étant pas représentées à la fig. 4), une cellule pho toélectrique étant utilisée pour chaque couleur dans laquelle le tri doit être effectué. Entre la lentille tubulaire 8 et l'objet 2 se trouve une feuille 40 de Polaroïd arrangée de façon à former un angle avec le plan de polarisation de la lumière polarisée réfléchie par l'objet 2, ainsi chacune des feuilles 39 forme un angle avec la feuille 40.
La disposition angulaire des feuilles 39 et 40 est telle que, si l'objet 2 est un miroir parfait, virtuellement aucune lumière n'atteigne les cellules photoélectriques 4, 5. La réflexion diffuse de l'objet 2 modifie, au contraire, la polarisation de la lumière et permet le passage d'une partie de celle-ci au travers de la feuille 40, vers les cellules photoélectriques 4, 5. La réflexion des fonds est naturellement constante une fois ceux-ci choisis de sorte qu'ils n'ont pas d'effet sur les modifications de la lumière polarisée causées par l'objet.
L'utilisation des quatre sources de rayons 20 et de leurs feuilles de Polaroïd 39 permet d'éviter la formation, sur l'objet, d'ombres pouvant provenir d'irrégularités de surface de l'objet. Ceci permet, si on le désire, d'observer l'objet de deux côtés plus ou moins diamétralement opposés, chaque côté ayant ses sources d'éclairement propres convenable ment croisées.
Comme la fig. 1 le montre, les objets 2 tombent librement au travers du cadre 3 au cours de leur inspection par les cellules photoélectriques ou photo- multiplicateurs 4, 5 qui sont respectivement prévues pour les deux couleurs de tri considérées.
La cons truction indiquée schématiquement à la fig. 1 et représentée en détail à la fig. 5, est réalisée de façon que la quantité de lumière transmise vers chacune de ces cellules photoélectriques ou photomultipli- cateurs ne soit pas affectée par la position de l'objet 2, au moment de son inspection, le long de sa ligne de chute ou dans le cas d'un décalage longitudinal de l'objet 2 par rapport à une ligne de chute désirée.
Comme la fig. 5 le montre, la lumière réfléchie par l'objet 2 frappe la lentille tubulaire 8 protégée contre la poussière par un couvercle en verre 41 et pourvue d'un objectif 9 comprenant les lentilles 42 et 43, d'une fer-te de balayage 10 et d'un système de lentilles 11 comprenant les lentilles 44, 45. L'agen cement est tel que l'objectif 9 focalise l'image de l'objet 2 à trier à hauteur de la fente de balayage 10.
Partant du voisinage immédiat du système de lentilles 11, une tige 12' en une matière transparente conductrice de la lumière, par exemple du méthyl métracrylate, fait partie de la pièce 12 conductrice de la lumière représentée à la fig. 1. La tige 12' est collée sur une plaque 46 en une matière transpa rente conductrice de la lumière et une autre tige 12" en une telle matière est également collée sur cette plaque 46. La plaque 46 est appliquée sur la surface polie 47 d'un miroir 48.
La tige 12" est divisée en deux branches 49, 50 présentant la forme générale d'un V. Ces branches 49, 50 atteignent respectivement les cellules photo électriques ou photomultiplicateurs 4 et 5, la bran che 49 ayant un diamètre ou une section plus petite que la branche 50.
L'extrémité extérieure 51 de chacune des bran ches 49, 50 est polie et un filtre de couleur 52 est intercalé entre les extrémités 51 et les cellules photo électriques ou photomultiplicateurs 4, 5. La lumière sortant de l'extrémité de la branche 49 atteint la cellule photoélectrique ou photomultiplicateur 4 via un miroir 53.
Le point de bifurcation 13 des branches 49, 50 (c'est-à-dire la pointe V) reçoit de la lumière de l'objet devant être trié. On peut donc remarquer que la quantité de lumière transmise aux cellules photoélectriques ou photomultiplicateurs 4, 5 n'est pas influencée par l'endroit précis d'où l'objet est observé.
De ce fait, la position de l'objet le long de sa ligne de chute ou un écart longitudinal limité de l'objet par rapport à une ligne de chute désirée n'a pas d'influence notable sur les quantités de lumière relatives captées par les cellules photoélectriques ou photomultiplicateurs 4, 5. La fig. 6 représente des moyens de détection photoélectriques (non illustrés à la fig. 1) qui utili sent de la lumière infrarouge pour détecter la pré sence ou l'absence d'un objet en regard des moyens d'observation.
La fig. 6 illustre également la forme d'exécution du comparateur électronique 15 repré senté schématiquement à la fig. 1.
La lumière tombant sur et réfléchie par l'objet 2 comprend à la fois de la lumière visible et de la lumière infrarouge, tandis qu'un ou plusieurs des fonds 22 réfléchissent moins de lumière infrarouge que les objets 2.
La lumière provenant d'un objet 2 et de chaque fond 22 est transmise, par un système optique non illustré et, via l'ouverture de vision relativement grande pratiquée dans une pièce métallique 55 et via l'ouverture de vision relativement étroite pra tiquée dans un filtre 56. Ce dernier est adapté pour transmettre de la lumière infrarouge seulement, toutefois son ouverture relativement étroite est adaptée à transmettre de la lumière visible seulement. La lumière provenant du filtre 56 tombe sur un miroir partiellement argenté 53'.
Ce dernier divise la lumière en deux parties, l'une qui illumine la cellule photoélectrique ou photomultiplicateur 4' sensible à la lumière visible seulement et l'autre qui illumine, via un filtre à infrarouge 57, une cellule photo électrique 58 adaptée pour produire un signal seule ment lorsqu'un objet 2 réfléchissant plus de lumière infrarouge que les fonds 22 est observé.
Il est à remarquer que la cellule photoélectrique 4', indiquée et décrite en référence à la fig. 6, est destinée à représenter la cellule photoélectrique 4 et 5 (et l'appareillage associé illustré à la fig. 5) utilisés pour effectuer le tri chromatique. Naturel lement une seule de ces cellules photoélectriques peut être utilisée (comme indiqué par 4') si le tri est monochromatique seulement.
La cellule photoélectrique 4' est reliée, par l'inter médiaire d'un amplificateur 59 et d'un condensateur 60, au circuit de grille d'une triode 61 dont les signaux commandent le fonctionnement de l'éjec- teur 16. La cellule photoélectrique 58 est reliée, par un amplificateur 62,à un inverseur de phase 63 destiné à produire deux signaux de phases opposées. Aux bornes de l'inverseur de phase 63 sont bran chées deux faibles résistances 64, 65 connectées dans un circuit 66 relié au circuit de grille, le circuit 66 comprenant une paire de diodes au silicium ou tube diodes 67, 68. La triode 61 est polarisée au cut-off par une source d'énergie 69.
En conséquence, quand l'inverseur de phase 63 ne produit aucun signal (c'est-à-dire qu'aucun objet 2 n'est observé), le circuit grille-cathode de la triode 61 est, en fait, court-circuité par les faibles résis tances 64, 65 et par les diodes 67, 68. Le fait qu'un court-circuit se produit en l'absence d'un objet 2 a pour résultat que la référence en fonction de la quelle la triode 61 fait la distinction entre des objets voulus et des objets indésirables, ne varie pas au cours d'une opération de tri. En outre, même si la cadence de chute des objets 2 en face de la fente de vision est irrégulière, le court-circuit se produit malgré tout au bon moment.
Lorsqu'un objet est observé par les moyens de détection, le circuit cathode-grille est rétabli ; un signal reçu par la cellule photoélectrique (ou les cellules photoélectriques) 4' est transmis par l'am plificateur (ou l'amplificateur différentiel) 59 si l'objet doit être rejeté, le signal augmente le poten tiel de la grille de la triode provoquant ainsi la conduction de cette triode et l'envoi d'un signal au dispositif d'éjection 16 (fig. 1).
Puisque en fonctionnement, l'objet 2 tombe libre ment, de la lumière infrarouge provenant de l'objet 2 passe par la partie fermée du filtre 56 avant et après que de la lumière visible provenant de l'objet 2 ne passe par l'ouverture pratiquée dans le filtre 56.
En conséquence, la cellule photoélectrique 58 sensible à l'infrarouge reçoit un signal légèrement avant et continue à le recevoir légèrement après que le signal soit reçu par la cellule photoélectrique 4' sensible à la lumière visible.
Cet arrangement compense les effets de retard introduits par le circuit.
L'éjecteur 16 de la fig. 1 est représenté en détail à la fig. 7. Comme cette figure le montre, l'air com primé de la conduite 17 peut être dirigé de l'aju- tage 18 sur un objet indésirable 2, de façon à écarter celui-ci. L'ajutage 18 est pourvu d'un obturateur de vanne 70 établissant et supprimant le passage du jet d'air.
L'obturateur de vanne 70 est pourvu, à une extrémité, d'une tige de soupape 71 rappelée, par des ressorts 72, 73, dans la position de fermeture ou de repos dans laquelle l'ajutage ne laisse pas passer d'air. L extrémité de la tige 71 la plus éloi gnée de l'ajutage 18 porte la bobine 74 d'un dispo sitif électromagnétique 75, la bobine étant excitée en réponse à un signal de la triode 61 indiquant la présence d'un objet 2 indésirable.
A la réception d'un signal de ce genre, la tige de soupape 71 est attirée, contre l'action des ressorts 72, 73, de façon à libérer le jet d'air et à écarter l'objet indésirable.
Lors de la désexcitation du dispositif électro magnétique, l'obturateur de vanne 70 est rabattu brusquement sur son siège par les ressorts 72, 73, de sorte que normalement un rebord se produira. Afin d'éviter tout rebond notable, la tige de soupape 71 est pourvue d'un rebord ou saillie 76, qui, lorsque la tige d'obturateur de vanne entre en contact avec son siège, frappe contre une butée 77. Cette butée 77 est portée par des ressorts 78, 79 de façon à pouvoir suivre, par effet de résilience, le mouvement de la tige de soupape. Elle consiste en un cylindre ou autre récipient rempli de laine de verre ou d'une matière semblable et rempli partiellement d'un liquide qui est de préférence de forte densité et de faible viscosité.
De cette manière, quand la butée 77 est frappée par le rebord ou saillie 76, le mouvement de la tige de soupape 71 est freiné, le mouvement de la butée 77 étant freiné par transfert d'énergie à la suite du forçage de liquide au travers des obstructions par tielles constituées par la laine de verre à l'intérieur du récipient.
Apparatus for sorting by color sorting The present invention relates to an apparatus for sorting by color sorting objects and, without being limited thereto, relates, in particular, to the sorting by distinction of color intensities rather than tints, ie. that is, sorting based on the reflectivity in two or more parts of the spectrum rather than on the amount of light reflected from objects in just one part of the spectrum.
In color sorting, it is desirable to use a background on which the light of the object under examination is reflected and to which this light can be compared. Backgrounds of this kind are chosen so as to reflect the same intensity of light as the object itself (with regard to the photocell used for the analysis of the object). These backgrounds are used as an advantageous means to suppress the influence of the size of the object on the amount of light reflected by the photoelectric cell.
In fact, in the case where the background adapts perfectly to a desired object, the variation in the light picked up by the photoelectric cell is entirely caused by the variation in the reflectivity of the part of the object examined, which corresponds to the goal pursued. It is therefore necessary to modify the background as a function of the objects to be sorted, and also to choose a background suitable for the determined type of sorting to be performed.
Therefore, if sorting is to be based on color intensities, that is, if sorting is to conform to the relative reflectivity of two or more parts of the spectrum, the backgrounds used must contain the different colors used. .
If, for example, the sorting is to be done according to two different colors, the backgrounds must have a reflector power chosen so as to be correct for two photocells each having a different chromatic response. Therefore, in the case of sorting a single color, it may be necessary to choose a background from, for example, twenty backgrounds of different intensities; in this case, for a sorting of two colors, it is normal to have to choose an intensity among several hundred background intensities varying in color and in luminosity.
In addition, if, in the case of sorting a single color, it suffices to choose a lighter or darker background, on the other hand in the case of a sorting of two colors, it is necessary to choose from different backgrounds of the two colors, which is usually expensive.
Consequently, according to the present invention, an apparatus for sorting objects by chromatic sorting comprises supports, means for irradiating with light the backgrounds carried by the supports as well as the objects to be sorted, observation means. photoelectric devices arranged so as to each receive light on the one hand from each of said objects and on the other hand from a background, each photoelectric observation means observing the objects in a different direction,
sorting means controlled by the photoelectric observation means separating the desired objects from the undesirable objects as well as adjustment means connecting the backing supports together and causing the simultaneous positioning of the latter in order to adapt them to the objects sorting.
The adjustment means for effecting the adjustment of the position of the fund supports may include means for modifying the distance between the funds and the irradiation means.
For this purpose there may be at least one pair of rotary members interconnected by two rods, one of which carries a bottom support, the rods being arranged such that an angular displacement of one of the rods. rotary members cause an angular displacement of the same value of each of the other rotary members, the two rods being arranged with respect to each other so that there is no dead point of the rotary members .
Alternatively, each bottom support may comprise a shaft on which is mounted a cylinder, different parts of which are colored in different portions by different relative amounts of the colors in which the sorting is to be carried out or alternatively of which different parts absorb different amounts. amounts of light or different wavelengths of light.
The sorting means for separating the desired objects from the undesirable objects may comprise an ejector device for removing the undesirable objects as well as a damper for damping the movement of the movable parts of the ejector device when these movable parts return to their position. inactive position.
The ejection device preferably comprises means controlled by a valve for producing a jet of air causing the removal of an undesirable object, the damper serving to dampen the movement of the closure member of said valve. .
The shock absorber preferably has a container containing glass wool or the like, the container being partially filled with liquid.
One embodiment of the object of the invention is shown, by way of example, in the accompanying drawing, in which: FIG. 1 is a diagram showing the general operation of the apparatus which is the subject of the invention.
Fig. 2 is a plan view of a frame constituting part of the apparatus of FIG. 1.
Fig. 3 schematically shows a variant of the frame shown in FIG. 2.
Fig. 4 schematically shows a means provided on the frame to prevent the effects of specular reflection by the sorted objects.
Fig. 5 is a section through another part of the apparatus of FIG. 1.
Figs. 6 and 7 schematically represent still other parts of FIG. 1.
In fig. 1, which is a schematic representation, the sorting apparatus comprises an endless belt 1 with a V-shaped hollow for accommodating objects 2 to be sorted (such as, for example, beans or grains). It goes without saying that it is possible to use, if desired, other feed devices than the endless belt, shown in FIG. 1.
Objects 2, brought by the belt 1, fall freely therefrom, through a cube-shaped frame 3 provided with reflective inner walls. When the objects pass through the frame 3, the light coming from lamps located inside the frame 3 hits the objects and the light reflected by them is picked up by one or more pairs of photoelectric cells or photo-multipliers 4, 5.
Although only one pair of photocells, or photomultipliers 4, 5 is shown, it is preferable to use four of these pairs, one along each side of frame 3.
The photoelectric cells or photo-multipliers are each provided with filters of different color 6, 7 so that one of the photoelectric cells or photo-multipliers of each pair is sensitive to light of a determined color reflected by the objects 2, while the other photocell or photomultiplier in the pair is sensitive to light of a different color reflected from objects 2.
The light captured by the photoelectric cells or photomultipliers 4, 5 and coming from the objects 2 is transmitted, through a tubular lens 8 containing an objective 9 to focus an image of an object 2 at the height of a scanning slit 10, a lens system bearing the general reference 11 and a transparent light-conducting part 12 comprising branches 12 'and 12 "which diverge from a point of separation 13.
The outputs of the photocells or photomultipliers 4, 5 are connected to a differential amplifier 14, the output of which in turn controls an electronic comparator 15 for distinguishing between desired and undesirable objects.
When an undesirable object 2, passing through the frame 3, is detected by a comparator 15, the latter transmits a signal to an electrically controlled ejector 16. Compressed air is supplied to device 16 through line 17 and, following application of the signal, a valve opens and air escapes, in the form of a jet, from a nozzle. 18 forming part of the device 16. In this way, the unwanted object 2 is ejected.
The apparatus shown schematically in FIG. 1 is described below, in more detail, with reference to the other figures.
Inside the frame 3, whose internal walls 19 (see fig. 2) reflect the light (for example by applying a layer of vitreous enamel), there are four light sources 20 adjacent to the corners of the frame 3 and intended to illuminate an object 2 passing through the center of the frame 3. The visible light of the light sources 20 hits the object 2 indirectly, an infrared transmission filter 21 being placed (for a pattern described below) on the path direct line of light from each light source to the object.
The light from the light sources 20 also strikes the funds 22, each arranged on a base support 23 consisting of a U-profile in which the base can be slid. As mentioned above, the backgrounds are chosen so as to reflect the same average intensity of visible light (with respect to the object viewing photocell) as the object itself, the backgrounds being used as an easy means to remove the influence of the size of object 2 on the quantity of light picked up by the corresponding photoelectric cell.
Corners 24 prevent the light from the luminous sources 20 from directly striking the adjacent funds 22.
Four rotating discs 25-28 are mounted on frame 3, with their centers in the corners of a square. Each disk is connected to each of the neighboring disks by a rod <B> 29 </B> integral with the corresponding base support <B> 23 </B>. The discs of each pair of adjacent discs are also interconnected by a trin gle 30. It should be noted that the rods 30 are parallel to the rods 29 but that they articulate, on their corresponding disc, at angularly offset points. with respect to the pivot points of the rods 29, the offset being approximately 900.
The disc 25 carries a control arm 31 directed outwards. The control arm 31 can be moved from its position in solid lines to its position in broken lines and in doing so the four discs (and, therefore, the four ends) rotate by a corresponding angle. The use of the two sets of connecting rods 29, 30 ensures that the movement of the discs 25-28 is never hampered by the fact that a set of rods is in neutral.
The control arm 31 can be fixed in any desired position using a threaded rod 31 'provided with a manual control head of larger diameter.
As shown by the broken lines, the movement of the bottoms 22 caused by a movement of the control arm 31 is not linear. However, the backgrounds are chosen relatively large compared to object 2, so this lack of linearity is irrelevant.
By moving the control arm 31, all the funds advance simultaneously inward or outward. As the illumination intensity of the funds varies according to the square of the distance between the funds and the source of illumination, it is easily possible, in the embodiment shown in FIG. 2, by moving the control arm 31,
vary the background illumination by about 30%. This possibility of easily varying the intensity of the reflection of the backgrounds makes it much easier to choose a correct background, that is to say to adapt the backgrounds to the objects to be sorted.
The embodiment shown in FIG. 2 can be modified as shown in FIG. 3 in which the bottoms are constituted by cylinders 32 each composed of a mandrel of plastic or metal on which is wound a sheet of paper or other material photographically printed or printed and enclosed inside a cylinder made of a transparent material such as glass or methyl methacrylate.
This sheet can, in different places, be colored with the aid of relatively different amounts of colors, these colors being chosen from the sort colors. This sheet can also be made up of an optical wedge (that is to say an element of which different parts absorb different amounts of light or different wavelengths of light), of celluloid of which different parts are arranged to absorb light to different degrees.
The cylinders 32 are mounted on shafts 33 constituting the supports for the bases and driven by bevel gears 34, a handwheel 35 being provided for the rotation of the cylinders.
The observed portions of the cylinders 32 form backgrounds and the intensity of the reflection from these cylinders is changed not by varying the distance between the cylinders and the light sources, but by rotating the cylinders and thus selecting, in effect, different backgrounds.
As mentioned above, sorting of certain objects, for example roasted coffee beans, is made difficult, since most of the light reflected from such objects results from specular reflection. This problem can however be solved as shown schematically in fig. 4.
As in fig. 4 shows, the light striking an object 2 and coming from each of the four luminous sources 20 undergoes coIlimation in the limator neck 38 and passes through a sheet 39 of Polaroid (trademark), so that the object 2 and the funds receive plane polarized light.
The light coming from the object 2 and the funds is reflected, by the tubular lens 8, on one or both photoelectric cells 4, 5 (the latter not being shown in FIG. 4), a photoelectric cell being used for each color in which to sort. Between the tubular lens 8 and the object 2 is a Polaroid sheet 40 arranged to form an angle with the plane of polarization of the polarized light reflected from the object 2, thus each of the sheets 39 forms an angle with the sheet 40.
The angular arrangement of the sheets 39 and 40 is such that, if the object 2 is a perfect mirror, virtually no light reaches the photoelectric cells 4, 5. The diffuse reflection of the object 2, on the contrary, changes the polarization. of light and allows a part of it to pass through the sheet 40, towards the photoelectric cells 4, 5. The reflection of the funds is naturally constant once they have been chosen so that they do not have no effect on changes in polarized light caused by the object.
The use of the four sources of rays 20 and of their Polaroid sheets 39 makes it possible to prevent the formation, on the object, of shadows which may come from irregularities in the surface of the object. This allows, if desired, to observe the object from two more or less diametrically opposed sides, each side having its own sources of illumination suitably crossed.
As in fig. 1 shows, the objects 2 fall freely through the frame 3 during their inspection by the photoelectric cells or photo-multipliers 4, 5 which are respectively provided for the two sorting colors considered.
The construction shown schematically in fig. 1 and shown in detail in FIG. 5, is carried out so that the quantity of light transmitted to each of these photoelectric cells or photomultipliers is not affected by the position of the object 2, at the time of its inspection, along its line of fall or in the case of a longitudinal offset of the object 2 with respect to a desired line of fall.
As in fig. 5 shows, the light reflected by the object 2 hits the tubular lens 8 protected against dust by a glass cover 41 and provided with an objective 9 comprising the lenses 42 and 43, with a scanning iron 10 and a lens system 11 comprising the lenses 44, 45. The arrangement is such that the objective 9 focuses the image of the object 2 to be sorted at the height of the scanning slit 10.
Starting from the immediate vicinity of the lens system 11, a rod 12 'made of a transparent light-conducting material, for example methyl metracrylate, forms part of the light-conducting part 12 shown in FIG. 1. The rod 12 'is glued to a plate 46 made of a transparent light conductive material and another rod 12 "of such a material is also glued to this plate 46. The plate 46 is applied to the polished surface 47 d. 'a mirror 48.
The rod 12 "is divided into two branches 49, 50 having the general shape of a V. These branches 49, 50 respectively reach the photoelectric cells or photomultipliers 4 and 5, the branch 49 having a diameter or a smaller section. than branch 50.
The outer end 51 of each of the branches 49, 50 is polished and a color filter 52 is interposed between the ends 51 and the photoelectric cells or photomultipliers 4, 5. The light coming out of the end of the branch 49 reaches the photoelectric cell or photomultiplier 4 via a mirror 53.
The bifurcation point 13 of the branches 49, 50 (that is to say the point V) receives light from the object to be sorted. It can therefore be noted that the quantity of light transmitted to the photoelectric cells or photomultipliers 4, 5 is not influenced by the precise location from which the object is observed.
Therefore, the position of the object along its line of fall or a limited longitudinal deviation of the object from a desired line of fall has no significant influence on the relative amounts of light captured by the photoelectric cells or photomultipliers 4, 5. FIG. 6 shows photoelectric detection means (not illustrated in FIG. 1) which uses infrared light to detect the presence or absence of an object opposite the observation means.
Fig. 6 also illustrates the embodiment of the electronic comparator 15 shown schematically in FIG. 1.
The light falling on and reflected from object 2 includes both visible light and infrared light, while one or more of the backgrounds 22 reflect less infrared light than objects 2.
The light coming from an object 2 and from each background 22 is transmitted, by an optical system not shown and, via the relatively large viewing opening made in a metal part 55 and via the relatively narrow viewing opening made in a filter 56. The latter is adapted to transmit infrared light only, however its relatively narrow opening is adapted to transmit visible light only. Light from filter 56 falls on a partially silver mirror 53 '.
The latter divides the light into two parts, one which illuminates the photocell or photomultiplier 4 'sensitive to visible light only and the other which illuminates, via an infrared filter 57, a photocell 58 adapted to produce a signal only when an object 2 reflecting more infrared light than the background 22 is observed.
It should be noted that the photoelectric cell 4 ', indicated and described with reference to FIG. 6, is intended to represent the photoelectric cell 4 and 5 (and the associated apparatus illustrated in FIG. 5) used to perform the chromatic sorting. Naturally only one of these photoelectric cells can be used (as indicated by 4 ') if the sorting is monochromatic only.
The photoelectric cell 4 'is connected, through the intermediary of an amplifier 59 and a capacitor 60, to the gate circuit of a triode 61, the signals of which control the operation of the ejector 16. The cell photoelectric 58 is connected, by an amplifier 62, to a phase inverter 63 intended to produce two signals of opposite phases. At the terminals of the phase inverter 63 are connected two weak resistors 64, 65 connected in a circuit 66 connected to the gate circuit, the circuit 66 comprising a pair of silicon diodes or tube diodes 67, 68. The triode 61 is cut-off polarized by an energy source 69.
As a result, when the phase inverter 63 produces no signal (i.e., no object 2 is observed), the gate-cathode circuit of the triode 61 is, in fact, shorted. by the weak resistances 64, 65 and by the diodes 67, 68. The fact that a short circuit occurs in the absence of an object 2 results in the reference according to which the triode 61 makes the distinction between wanted and unwanted objects does not vary during a sorting operation. Further, even if the rate of falling of objects 2 in front of the viewing slit is irregular, the short circuit still occurs at the right time.
When an object is observed by the detection means, the cathode-grid circuit is reestablished; a signal received by the photocell (or photocells) 4 'is transmitted by the amplifier (or the differential amplifier) 59 if the object is to be rejected, the signal increases the potential of the triode gate thus causing the conduction of this triode and sending a signal to the ejection device 16 (FIG. 1).
Since in operation object 2 falls freely, infrared light from object 2 passes through the closed portion of filter 56 before and after visible light from object 2 passes through the opening. made in the filter 56.
Accordingly, the infrared sensitive photoelectric cell 58 receives a signal slightly before and continues to receive it slightly after the signal is received by the visible light sensitive photoelectric cell 4 '.
This arrangement compensates for the delay effects introduced by the circuit.
The ejector 16 of FIG. 1 is shown in detail in FIG. 7. As this figure shows, the compressed air from the line 17 can be directed from the nozzle 18 onto an unwanted object 2, so as to move it away. The nozzle 18 is provided with a valve shutter 70 establishing and suppressing the passage of the air jet.
The valve shutter 70 is provided, at one end, with a valve stem 71 returned, by springs 72, 73, to the closed or rest position in which the nozzle does not allow air to pass. The end of the rod 71 furthest from the nozzle 18 carries the coil 74 of an electromagnetic device 75, the coil being energized in response to a signal from the triode 61 indicating the presence of an undesirable object 2.
On receipt of such a signal, the valve stem 71 is attracted, against the action of the springs 72, 73, so as to release the jet of air and remove the unwanted object.
When the electromagnetic device is de-energized, the valve shutter 70 is suddenly folded back onto its seat by the springs 72, 73, so that a rim will normally occur. In order to avoid any appreciable rebound, the valve stem 71 is provided with a flange or projection 76, which, when the valve plug stem comes into contact with its seat, strikes against a stop 77. This stop 77 is carried by springs 78, 79 so as to be able to follow, by resilience effect, the movement of the valve stem. It consists of a cylinder or other container filled with glass wool or similar material and partially filled with a liquid which is preferably of high density and low viscosity.
In this way, when the stopper 77 is struck by the flange or protrusion 76, the movement of the valve stem 71 is braked, the movement of the stopper 77 being braked by energy transfer as a result of forcing liquid through it. partial obstructions formed by the glass wool inside the container.