EP2836313B1 - Procede et dispositif de regulation de l'epaisseur d'une couche de produits solides sur un convoyeur - Google Patents

Procede et dispositif de regulation de l'epaisseur d'une couche de produits solides sur un convoyeur Download PDF

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EP2836313B1
EP2836313B1 EP13719920.4A EP13719920A EP2836313B1 EP 2836313 B1 EP2836313 B1 EP 2836313B1 EP 13719920 A EP13719920 A EP 13719920A EP 2836313 B1 EP2836313 B1 EP 2836313B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
conveyor
sensor
products
speed
value
Prior art date
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Active
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EP13719920.4A
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German (de)
English (en)
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EP2836313A1 (fr
Inventor
Cyrille Lemoine
Daniel Jung
Eric BODEVIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Veolia Proprete SAS
Original Assignee
Veolia Proprete SAS
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
    • B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
    • B07C5/02—Measures preceding sorting, e.g. arranging articles in a stream orientating

Definitions

  • the present invention relates to the field of regulating the height of a layer of solid products by automatically controlling the speed of travel of conveyor (s) of products, to allow their sorting for valuation.
  • the products are for example solid waste of any type (household, urban and industrial) or mining products.
  • the conveyed products are heterogeneous in shape, in nature and in mass.
  • it may be for example a mixture comprising cartons, plastic containers (bottles or other), etc.
  • the products are typically conveyed in sorting centers, by at least two successive conveyors - typically conveyor belts or conveyor belts - each with its own speed of movement, hereinafter referred to as "speed".
  • the products are generally subject to different equipment or separation stations, whether manual and / or automatic, to allow the valuation of at least a portion of the products.
  • a method of regulating the thickness of a layer of solid products on a conveyor comprising the steps mentioned above is also known from the international application. WO-A-90/11142 .
  • the present invention aims to overcome these disadvantages by proposing a solution to obtain a steady flow, that is to say, to manage both overloads and underloads of products.
  • the invention thus makes it possible to maintain a height, ie a thickness of products on the second substantially constant conveyor, that is to say that it makes it possible to avoid overloads and underloads of products on the conveyor, by particularly when the speed on the second conveyor is almost constant.
  • the invention may comprise at least one of the following embodiments, taken alone or in combination.
  • the height of the products on the second conveyor advantageously makes it possible to refine the control of the speed of the first conveyor and to improve the respect of the set point.
  • the method further comprises a step of measuring, by a third sensor upstream of the first sensor, the flow of products passing through the first conveyor.
  • the increase or decrease of the flow setpoint ( ⁇ 2, Cons ) on the second conveyor is made according to a step of variation which depends on the absolute value of the variation of the stock.
  • the step of filtering the measurements of the first sensor is a dynamic weighted filtering in which each measurement is considered with a different weight according to its age, so that the filtered value includes a history of measurements whose seniority depends on the speed (V1) of the first conveyor.
  • the order of the filter in a given time (k) depends on the instantaneous speed V1 (k-1) of the first conveyor in a previous time (k-1) .
  • the step of filtering the measurements of the second sensor is a static weighted filtering.
  • the method further comprises a step of determining, then emitting and / or displaying at least one indicator to assist in the loading of products on the feeder conveyor of the conveyor line preceding the first and second conveyors. conveyor.
  • the principle presented here aims to optimize the volume occupancy rate of a conveyor, that is to say to obtain a layer (possibly heterogeneous) of products whose standard deviation of the height compared to an average of setpoint is low.
  • standard deviation is meant that the standard deviation is included in a set determined around the setpoint average, for example of +/- 10% and in this case of +/- 5%.
  • Linear conveyor means a transit lane that is free from recirculation or loopback: products in transit on a conveyor are transported only once by it.
  • loopback channels should be arranged with respect to the sensor (s) described below so that the said sensor (s) can (s) measure the product flow from a possible loopback.
  • the width of a conveyor is known and constant. Also, to regulate the height of a layer of products with a constant product flow, the aim is to adapt the speed of movement of one of the conveyors.
  • first conveyor a conveyor for scrolling products at a first variable speed V1.
  • V1 first variable speed
  • second conveyor is considered a downstream conveyor to the first conveyor and for scrolling the products at a second speed V2.
  • V1 highly variable speed means a speed whose standard deviation is important around a first average V1M, for example V1 is between 25% and 200% of V1M. There is thus a variation of V1 in amplitude and a frequency of variation of V1 important.
  • the second speed V2 is almost constant relative to the first speed V1.
  • almost constant speed V2 is meant a constant speed at least in time intervals, or a slightly variable speed around an initial target speed V2M.
  • time interval is meant that the speed V2 is constant for a time greater than the transit time of the products at least on the second conveyor, or on the entire line.
  • weakly variable is meant a speed whose standard deviation is low around the initial setpoint V2M, for example V2 is between 95% and 105% of V2M.
  • the variations are due for example to the not always perfect behavior of the equipment or to a modification of the setpoint on the second speed V2.
  • the amplitude of the variations of V2 is therefore lower than that of V1; and the frequency of the possible variation of the second speed V2 is lower than the frequency of variation of the first speed V1 and may be zero.
  • the first average speed V1M and the second average speed V2M may be temporarily identical.
  • the first conveyor 10 may be a single conveyor or a plurality of successive conveyors whose first speed V1 is identical to each other.
  • the second conveyor 20 may be a single conveyor or a plurality of successive conveyors whose second speed V2 is identical to each other.
  • the products are brought or dumped on a feeding conveyor. They are sequentially conveyed from the supply conveyor to at least one first conveyor 10, possibly via other conveyors, then a second conveyor 20 where they undergo sorting operations, then possibly other conveyors.
  • a first conveyor 10, preferably linear, makes it possible to scroll the products at a first variable speed V1.
  • Flexible scissors for example so-called so-called rebouling chains which are a curtain of metal chains of similar or identical lengths, are located above a conveyor.
  • the chains make it possible to smooth the possible height of the mass of products on a conveyor by sliding towards the rear the products in contact with the chain curtain.
  • these chains do not completely prevent jams and control only the maximum height of the product flow and approximately.
  • the products are distributed more or less roughly on the first conveyor.
  • the maximum height of the products is roughly controlled by cutters or chains, the minimum height is not controlled and there may be holes in the product flow, especially if an operator has removed a bulky product flow on an upstream conveyor, which brings down productivity on the rest of the line.
  • a second conveyor 20, preferably linear, located downstream of the first conveyor makes it possible to scroll the products at a second speed V2.
  • This second speed almost constant with respect to the first speed V1, allows an operator or a sorting machine to operate.
  • a first sensor 11 is positioned above the first conveyor, for measuring the flow of products thereon. It is placed upstream of the end of the first conveyor through which the products are poured onto the second conveyor.
  • a second sensor 12 may be provided to measure the flow of products on the second conveyor.
  • a third sensor 13 may be provided for measuring the flow of products on the first conveyor.
  • a fourth sensor (not shown) disposed on the supply conveyor, preferably to the axis of the output drum, may be provided to measure the flow of products thereon.
  • the above sensors may be, for example, ultrasound probes, laser sensors or any other sensor providing voluminal, surface or volume information.
  • the width l of a conveyor is known and constant.
  • the flux ⁇ 2 on the second conveyor is a set point ⁇ 2, Cons , for example a volume flow rate (m 3 / h) or mass flow rate (kg / h), by the use of a mass-to-volume conversion law based on types of solid products to convey, that is to say their density.
  • a constant speed V2 thus makes it possible to obtain a product height H 2 on the second substantially constant conveyor.
  • only the first sensor 11 is implemented.
  • a product flow setpoint ⁇ 2, Cons whose second speed V2 is set on the second conveyor 20 is determined.
  • the height H1 of the flow of products is measured on the first conveyor by the first sensor 11. Since the width of the first conveyor is known, by integrating the measurements of the height H1 in time, it is possible to calculate the product flow ⁇ 1 on the first Conveyor 10. By convention, therefore, the computation of the flow ⁇ of products is considered as a measure of product flow.
  • V2 and H2 are defined and constant in time.
  • the first sensor 11 and the second sensor 12 are implemented.
  • the second sensor 12 makes it possible to measure the height H2 and thus the product flow ⁇ 2 on the second conveyor 20.
  • V 1 k ⁇ 2 + V 2 . ⁇ k . l 2 H 1 , My k . l 1 (1), called control law,
  • the position of the first sensor implies that the above calculation corresponds to a prediction by which it is considered that the entire product flow measured at one instant k on the first conveyor is discharged at a later time k + dk on the second conveyor.
  • the position of the second sensor involves a delay between the moment when the flow of products is poured on the second conveyor and where the flow is measured on the second conveyor.
  • a step of filtering the measurements can be provided.
  • a constant sampling is used for each sensor whose measurements are to be filtered.
  • the first sensor being positioned before the axis of the output drum of the first conveyor, it measures at a time k a height of waste that will not necessarily be deposited at one immediately following instant k + 1 on the second conveyor.
  • the moment k + dk at which the product flow measured at the instant k on the first conveyor is discharged on the second conveyor depends on the position of the first sensor, that is to say in this case the distance D1 between the first sensor and the axis of the output drum of the first conveyor.
  • the moment k at which the flow of products is poured on the second conveyor is measured by the second sensor on the second conveyor only at a subsequent time k + dk which depends on the position of the second sensor, that is to say in this case the distance D2 between the second sensor and the axis of the input drum of the second conveyor.
  • the filtering of a sensor depends on the position thereof.
  • the filtered value includes a history of the measurements whose seniority depends on the control speed V1.
  • Each measurement is considered with a different weight according to its seniority.
  • the oldest measurements will for example have a higher weight because the quantity it represents is more likely to be deposited on the second conveyor.
  • the weighted filtering is expected to be dynamic.
  • the coefficient bi is variable in time and that the value of the latter depends at least on one of the parameters among the time k and the instantaneous speed V1 (k) at time k.
  • V 1 (k); k we therefore have a weighting of the type bi [V 1 (k); k], which makes it possible to change the order of the filter as a function of the speed of the first conveyor and / or the time.
  • the filter order is bounded such that: 2 ⁇ order k ⁇ D 1 V 1 , min T e with V 1, min the minimum speed of the first conveyor.
  • the weighted filtering is on the contrary static, that is to say that the coefficient bi is constant in time and not slaved to the speed of the first conveyor.
  • a static weighted filtering is advantageously provided in which the coefficient b 1 of the filtering function applied to the measurements of the second sensor is constant in time.
  • the loading of products on the feed conveyor of the line comprising the first and the second conveyor is not automatic. It can be done by an operator using a block loading tool, for example of the backhoe type.
  • the speed of the first conveyor is also a function of a variable ⁇ 2 setpoint, depending on the trend of variation of the speed of the first conveyor, or function of the instantaneous stock of products on the entire first conveyor (see the corresponding embodiment).
  • product overloads can be offset by an anticipated increase in the set point.
  • an underload (or even a hole) of products is detected at the entrance of the first conveyor, an anticipated drop in the setpoint makes it possible to store the products thereon to fill the underload.
  • the flow setpoint ⁇ 2, Cons is adapted to the stock of the first conveyor controlled in speed.
  • a third sensor 13, described above whose measurements can be filtered by one of the described filters or another.
  • the stock of the first conveyor is estimated by a function integrating the measurement of the layer height at the entrance of the first conveyor.
  • Stock mes measured stock is determined by the integration of the third sensor measurements, the conveyor width and the speed of the first conveyor at each sampling.
  • the Stock mes measured stock is compared to a previous measurement, for example the immediately preceding measurement Stock mes (k-1), and the difference between these two measures indicates a growth or a decrease of the flow, that is to say storage or destocking, considered as negative storage.
  • the threshold value is defined as a percentage of the maximum stock value. Preferably, it is defined that the threshold value is equal to 50% of the maximum stock, which gives the maximum freedom of action on the flow setpoint ⁇ 2 , Cons on the second conveyor.
  • Cons on the second conveyor 20 is made according to a step of variation that depends on the absolute value of the stock change.
  • the figure 3 illustrates an embodiment of the proposed method.
  • An initial step consists in defining the value of the flow setpoint ⁇ 2, Cons on the second conveyor.
  • Another step then consists in defining the value of the variables Max stock and Threshold stock, as a function of the flow setpoint ⁇ 2, Cons , the length of the first conveyor L1, and the minimum saturation speed V1satmin.
  • Another step then consists in calculating the stock variation ⁇ (%) and defining the step P_cons of incrementation / deincrementation of the setpoint ⁇ 2, Cons .
  • a step consists of comparing the calculated speed V1 with the minimum saturation speed V1satmin.
  • a step consists in replacing the flow setpoint ⁇ 2 , Cons by its incremented value of the defined step.
  • the process loops back to the step which consists in replacing the flow setpoint ⁇ 2 , Cons by its incremented value of the defined step.
  • a step which consists of detecting a possible storage and comparing the value of the stock measured Stock mes to that of the threshold stock threshold value is implemented .
  • the method may loop back to one of the steps between the step of defining the variables Stock mes , Max stock and threshold stock, and the step of comparing the speed V1 calculated at the minimum saturation velocity V1 satmin , which can replace the stages of calculation and comparison of stocks. Its advantage is not to require a third sensor.
  • the figure 4 illustrates the result of the control operating in servo mode, that is to say with the first and the second sensor only.
  • the flow setpoint ⁇ 2, Cons is adapted according to the trend of the speed defined by the control law (1).
  • the variation of the flow setpoint ⁇ 2, Cons can be expressed either in variation of height of products on the second conveyor with a speed V2 that is almost constant, or in variation of the speed V2 with a height of products on the second conveyor that is almost constant. .
  • the help consists of sending and displaying at least one indicator.
  • the indicator may for example be sound and / or visual, to inform an operator on whether or not to load a new batch of products on the line.
  • a fuzzification step and a step of defining inference rules.
  • Table 1 a set of linguistic values corresponding respectively to ranges of values of the measurements made by the fourth sensor of the conveying line feed conveyor, and to velocity ranges V of said conveyor, are defined for Table 1 below.
  • supply these ranges being determined for example from absolute speeds or from the maximum speed of said supply conveyor (the maximum speed of the supply conveyor is imposed by the motor which drives the supply conveyor, this speed maximum is predetermined by the motor model that is to be used) for Table 2.
  • the figure 5 illustrates as a function of time k the result of the control operating with the first, the second, and the third sensor.
  • This figure illustrates the temporal evolution of the height H1 and H2 of the products measured respectively on the first and the second conveyor, the time evolution of the calculated speed V1 of the first conveyor, and the temporal evolution of the weight P1 of the products on the first conveyor, which is measured by a weight sensor, which makes it possible to illustrate the loading of products on the conveyor.
  • the curve of the height H1 is substantially in phase with the weight curve, which clearly illustrates the loading of products on the first conveyor.
  • the velocity curve V1 is substantially in phase opposition with the height curve H1, which clearly illustrates the influence of the velocity on the height. Thanks to the invention, the height H2 on the second conveyor remains close to the set point.
  • the velocity curve V2 on the figure 5 is constant over the time interval considered.
  • the invention is not limited to the embodiments described above, for example one can provide on a line to put in series a plurality of couples first conveyor-second conveyor as described according to one of the previous embodiments.

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  • Control Of Conveyors (AREA)

Description

  • La présente invention concerne le domaine de la régulation de la hauteur d'une couche de produits solides par le pilotage automatique de la vitesse de défilement de convoyeur(s) de produits, afin de permettre leur tri en vue de leur valorisation.
  • Les produits sont par exemple des déchets solides de tout type (ménagers, urbains et industriels) ou des produits miniers.
  • Le plus souvent, les produits convoyés sont hétérogènes en forme, en nature et en masse. Dans le cas des déchets, il peut s'agir par exemple d'un mélange comprenant des cartons, des conteneurs en plastique (bouteilles ou autres), etc.
  • Les produits sont convoyés typiquement dans des centres de tri, par au moins deux convoyeurs successifs - typiquement des tapis ou bandes transporteuses - animés chacun d'une vitesse de défilement propre, ci-après dénommée « vitesse ».
  • Au cours de leur convoyage, les produits sont soumis généralement à différents équipements ou postes de séparation, qu'ils soient manuels et/ou automatiques, afin de permettre la valorisation d'une partie au moins des produits.
  • Or, la stabilité dans le temps du flux volumique de produits sur les convoyeurs a une influence majeure sur la qualité et le rendement d'un centre de tri. En effet, une rupture de charge involontaire, non prévue ou non planifiée, entraîne une baisse de la production. Une augmentation trop importante de la charge peut entrainer l'arrêt de la ligne de tri et donc un manque à gagner, elle peut aussi engendrer la dégradation de la qualité du tri réalisé par des équipements automatiques ou des opérateurs par effet de saturation, ce qui entraine une perte de rendement d'extraction des produits valorisables. En outre, cette saturation peut amener les opérateurs de tri à réaliser des gestes de fouille ou de retenue des produits entraînant pour le premier cas des risques de coupure/piqure des membres supérieurs ou pour le deuxième cas l'apparition à moyen termes de troubles musculo-squelettiques.
  • Les surcharges sont corrigées à ce jour par exemple par un surdimensionnement de la main d'oeuvre et des équipements, ce qui pose notamment des problèmes de coût et d'ergonomie.
  • Il existe également des limitateurs ou écréteurs mécaniques, qui visent à limiter la hauteur du flux de produits sur un convoyeur. Mais ces limitateurs sont susceptibles de générer des bourrages, ces équipements manquent de souplesse et d'adaptabilité à la variation de la composition des flux de produits solides.
  • Plus précisément, l'invention concerne selon un premier de ses objets, un procédé de régulation de l'épaisseur d'une couche de produits solides sur un convoyeur, comprenant des étapes consistant à :
    • convoyer des produits sur un premier convoyeur linéaire à une première vitesse,
    • déverser les produits depuis le premier convoyeur sur un deuxième convoyeur linéaire, et
    • convoyer les produits sur le deuxième convoyeur à une deuxième vitesse.
  • Un tel procédé est connu de l'homme du métier, notamment par l'exemple qu'en donne l'étude « Stockage, mise en flux et dosage des déchets : Les paramètres, les éléments d'évaluation et mots clés » réalisée par Benoît GROSSIORD, Winfrid RAUCH, et Laurent TESSONADEME avec le soutien de l'ADEME ; disponible à l'adresse internet http://www.matthiessen-engineering.com/2010/documents/Manuel_Stockage_
  • Convoyage%20Dosage_Mise_en%20_flux_PARAMETRES.pdf.
  • Un procédé de régulation de l'épaisseur d'une couche de produits solides sur un convoyeur comprenant les étapes mentionnées ci-dessus est également connu de la demande internationale WO-A-90/11142 .
  • Toutefois, ces documents enseigne le pilotage de la vitesse du premier convoyeur par une mesure effectuée sur le deuxième convoyeur. Cette solution ne peut donc que détecter les surcharges ou les sous-charges, une fois qu'il est trop tard, l'action du pilotage de la vitesse est donc retardée et ne compense pas les variations rapides du flux volumique, c'est-à-dire les variations de hauteur de couches de produits solides. Plus encore, le retard entre le moment où l'on observe la surcharge/sous-charge et le moment où on agit peut provoquer une oscillation ou pompage du système de contrôle commande qui rentre en opposition de phase : créant ainsi des surcharges/ sous-charges de plus en plus importantes.
  • La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant une solution visant à obtenir un flux régulier, c'est-à-dire de gérer tant les surcharges que les sous-charges de produits.
  • Avec cet objectif en vue, le dispositif selon l'invention, par ailleurs conforme au préambule cité ci-avant, est essentiellement caractérisé en ce qu'il comprend en outre des étapes consistant à :
    • déterminer une consigne de flux de produits quasi constante et une deuxième vitesse quasi constante sur le deuxième convoyeur,
    • mesurer le flux de produits sur le premier convoyeur par un premier capteur,
    • piloter la première vitesse par au moins la valeur du flux mesuré par le premier capteur et la valeur de la consigne de flux (φ 2,Cons ) sur le deuxième convoyeur.
  • L'invention permet ainsi de conserver une hauteur, soit une épaisseur de produits sur le deuxième convoyeur sensiblement constante, c'est-à-dire qu'elle permet d'éviter les surcharges et les sous-charges de produits sur le convoyeur, en particulier lorsque la vitesse sur le deuxième convoyeur est quasi-constante.
  • L'invention peut comprendre l'un au moins des modes de réalisation ci-après, pris isolément ou en combinaison.
  • Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre des étapes consistant à :
    • mesurer par un deuxième capteur le flux de produits sur le deuxième convoyeur, et
    • piloter la première vitesse par au moins la valeur du flux mesuré par le deuxième capteur.
  • La prise en compte de la hauteur des produits sur le deuxième convoyeur permet avantageusement d'affiner le pilotage de la vitesse du premier convoyeur et d'améliorer le respect de la consigne.
  • Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape de modification de la consigne de flux de produits sur le deuxième convoyeur, par analyse de la variation de la vitesse (V1) du premier convoyeur (10), telle que ladite consigne est :
    • augmentée lorsque la vitesse du premier convoyeur est inférieure à ladite valeur seuil (Vseuil) ou inférieure à une valeur minimal (Vmin) inférieure à ladite valeur seuil;
    • diminuée lorsque la vitesse du premier convoyeur est supérieure à une valeur seuil (Vseuil) ou supérieure à une valeur maximale (Vmaxi) supérieure à ladite valeur seuil ; et
    • inchangée dans toutes autres situations.
  • Ceci permet d'éviter la saturation en vitesse basse du premier convoyeur en situation de surcharge.
  • Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape consistant à mesurer, par un troisième capteur en amont du premier capteur, le flux de produits transitant sur le premier convoyeur.
  • Dans un mode de réalisation, le procédé peut alors comprendre en outre une étape détermination du stock volumique du premier convoyeur par la mesure, par le troisième capteur disposé en amont du premier capteur, du flux de produits transitant sur le premier convoyeur, et de modification de la consigne de flux de produits sur le deuxième convoyeur,
    telle que ladite consigne est :
    • augmentée lorsque le troisième capteur détecte un stockage et si le stock mesuré est supérieur à une valeur seuil ou à une valeur maximale supérieure à ladite valeur seuil ;
    • diminuée lorsque le troisième capteur détecte un déstockage et si le stock mesuré est inférieur à ladite valeur seuil ;
    • inchangée dans toutes autres situations.
  • Ceci permet d'éviter la saturation en vitesse basse du premier convoyeur en situation de surcharge. Ceci permet une quantification de la quantité de produits solides sur le premier convoyeur.
  • De préférence, l'augmentation ou la diminution de la consigne de flux (φ 2,Cons ) sur le deuxième convoyeur est faite selon un pas de variation qui dépend de la valeur absolue de la variation du stock.
  • Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape consistant à :
    • mesurer par un quatrième capteur disposé sur un convoyeur amont audit premier convoyeur le flux de produits sur ledit convoyeur amont audit premier convoyeur, et
    • piloter
    la vitesse dudit convoyeur amont audit premier convoyeur par au moins ledit flux de produits mesuré par le quatrième capteur et la consigne de flux (φ 2,Cons ) sur le deuxième convoyeur.
  • Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape consistant à :
    • filtrer les mesures de l'un au moins desdits premier, deuxième, troisième et quatrième capteur.
  • Ceci permet notamment une meilleure représentativité de la quantité de déchets déposée sur le convoyeur.
  • De préférence, l'étape de filtrage des mesures du premier capteur est un filtrage pondéré dynamique dans lequel chaque mesure est considérée avec un poids différent selon son ancienneté, de sorte que la valeur filtrée intègre un historique des mesures dont l'ancienneté dépend de la vitesse (V1) du premier convoyeur.
  • Ceci permet une meilleure estimation de la quantité de déchets sur le second convoyeur.
  • De préférence, pour l'étape de filtrage des mesures du premier capteur, l'ordre du filtre en un temps donné (k) dépend de la vitesse instantanée V1(k-1) du premier convoyeur en un temps précédent (k-1).
  • Ceci permet de définir l'âge de l'historique des mesures du premier capteur (11)
  • De préférence, l'étape de filtrage des mesures du deuxième capteur est un filtrage pondéré statique.
  • Ceci permet de prendre en compte la tendance de hauteur de couche sur le deuxième convoyeur pour corriger l'erreur statique, c'est-à-dire l'erreur entre la consigne de hauteur et la mesure de hauteur de la couche de produit solide sur le second convoyeur.
  • Dans un mode de réalisation, le procédé comprend en outre une étape consistant à déterminer, puis émettre et/ou afficher au moins un indicateur pour aider au chargement de produits sur le convoyeur d'alimentation de la ligne de convoyeurs précédant le premier et le deuxième convoyeur.
  • Ceci permet d'adapter la charge de la ligne de convoyage, c'est-à-dire la quantité de produits solides, par rapport à la consigne de flux, c'est-à-dire par rapport à la consigne de hauteur de couche de produits solides sur le second convoyeur
  • De préférence, l'indicateur est visuel et multicolore, l'étape de détermination de l'indicateur étant régie par un algorithme basé sur de la logique floue dont les variables d'entrées sont :
    • la hauteur de couche (H) du convoyeur d'alimentation mesurée par le quatrième capteur, et/ou
    • la vitesse (V) du convoyeur d'alimentation.
  • Ceci permet d'estimer la quantité de produits solides en entrée de ligne de convoyage.
  • L'invention concerne également un dispositif de régulation de l'épaisseur d'une couche de produits solides sur un convoyeur, susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention, et comprenant :
    • un premier convoyeur linéaire, convoyant des produits à une première vitesse variable,
    • un deuxième convoyeur linéaire convoyant à une deuxième vitesse quasi constante des produits déversés depuis le premier convoyeur,
    • un premier capteur positionné au-dessus du premier convoyeur, pour mesurer le flux de produits sur celui-ci,
    • un deuxième capteur optionnel positionné au-dessus du deuxième convoyeur, pour mesurer le flux de produits sur celui-ci,
    • un troisième capteur optionnel, pour mesurer le flux de produits sur le premier convoyeur, placé en aval de l'extrémité du premier convoyeur par laquelle les produits sont déversés sur le premier convoyeur et en amont du premier capteur dans le sens de défilement des produits,
    • un quatrième capteur optionnel, pour mesurer le flux de produits sur le convoyeur d'alimentation de la ligne, et
    • un processeur comprenant des instructions de code de programme pour calculer la valeur de la première vitesse, asservie à la valeur du flux mesuré par le premier capteur et à la valeur de la consigne de flux (φ 2,Cons ) de produits sur ledit deuxième convoyeur.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
    • la figure 1 illustre un mode de réalisation du dispositif selon l'invention,
    • la figure 2 est un agrandissement de la figure 1,
    • la figure 3 illustre un mode de réalisation du procédé selon l'invention,
    • la figure 4 illustre les résultats d'essais réalisés avec le premier et le deuxième capteur uniquement, et
    • la figure 5 illustre les résultats d'essais réalisés avec le premier, le deuxième et le troisième capteur.
  • Le principe exposé ici vise à optimiser le taux d'occupation volumique d'un convoyeur, c'est-à-dire d'obtenir une couche (éventuellement hétérogène) de produits dont l'écart type de la hauteur par rapport à une moyenne de consigne est faible.
  • Par écart type « faible » on entend que l'écart type est compris dans un ensemble déterminé autour de la moyenne de consigne, par exemple de +/- 10% et en l'espèce de +/- 5%.
  • De préférence, on utilise des convoyeurs linéaires. Par convoyeur « linéaire » on entend une voie de transit exempt de recirculation ou rebouclage : les produits en transit sur un convoyeur ne sont transportés qu'une seule fois par celui-ci.
  • Cependant, on peut également mettre en oeuvre des convoyeurs non linéaires, avec rebouclage. Dans ce cas, il convient que les voies de rebouclage soient disposées par rapport au(x) capteur(s) décrits ci-après de sorte à ce que le(s)dit(s) capteur(s) puisse(nt) mesurer le flux de produits issu d'un éventuel rebouclage.
  • Comme exposé plus loin, la largeur d'un convoyeur est connue et constante. Aussi, pour réguler la hauteur d'une couche de produits, à flux de produits constant, on vise à adapter la vitesse de déplacement de l'un des convoyeurs.
  • Pour plus de clarté, on considère par « premier convoyeur » un convoyeur permettant de faire défiler les produits à une première vitesse V1, fortement variable. De fait, on considère qu'un opérateur ni une machine de tri n'est pas susceptible d'agir à ce niveau.
  • On considère par « deuxième convoyeur » un convoyeur aval au premier convoyeur et permettant de faire défiler les produits à une deuxième vitesse V2.
  • Par vitesse V1 fortement variable, on entend une vitesse dont l'écart type est important autour d'une première moyenne V1M, par exemple V1 est comprise entre 25% et 200% de V1M. On a donc une variation de V1 en amplitude et une fréquence de variation de V1 importante.
  • De préférence, la deuxième vitesse V2 est quasi constante relativement à la première vitesse V1. Par vitesse V2 quasi constante, on entend une vitesse constante au moins par intervalles de temps, ou une vitesse faiblement variable autour d'une vitesse de consigne initiale V2M.
  • Par « intervalle de temps » on entend que la vitesse V2 est constante pendant un temps supérieur au temps de transit des produits au moins sur le deuxième convoyeur, voire sur l'ensemble de la ligne.
  • Par faiblement variable on entend une vitesse dont l'écart type est faible autour de la consigne initiale V2M, par exemple V2 est comprise entre 95% et 105% de V2M. Les variations sont dues par exemple au comportement pas toujours parfait du matériel ou à une modification de la consigne sur la deuxième vitesse V2. L'amplitude des variations de V2 est donc inférieure à celle de V1 ; et la fréquence de l'éventuelle variation de la deuxième vitesse V2 est inférieure à la fréquence de variation de la première vitesse V1 et peut être nulle.
  • La première vitesse moyenne V1M et la deuxième vitesse moyenne V2M peuvent être temporairement identiques.
  • Le premier convoyeur 10 peut être un convoyeur unique ou une pluralité de convoyeurs successifs dont la première vitesse V1 est identique entre eux.
  • De même, le deuxième convoyeur 20 peut être un convoyeur unique ou une pluralité de convoyeurs successifs dont la deuxième vitesse V2 est identique entre eux.
  • Il peut exister au moins un convoyeur amont au premier convoyeur.
    • Ligne de convoyage
  • Les produits sont amenés ou déversés sur un convoyeur d'alimentation. Ils sont convoyés séquentiellement depuis le convoyeur d'alimentation vers au moins un premier convoyeur 10, éventuellement via d'autres convoyeurs, puis un deuxième convoyeur 20 où ils subissent des opérations de tri, puis éventuellement d'autres convoyeurs.
    • Premier convoyeur
  • Un premier convoyeur 10, de préférence linéaire, permet de faire défiler les produits à une première vitesse V1, variable.
  • Il existe parfois des écréteurs mécaniques rigides ou souples, c'est-à-dire des barrières mécaniques qui limitent la hauteur possible du massif de produits empilés sur un convoyeur. Les écréteurs rigides peuvent générer des bourrages dès que le flux est trop important. Or un bourrage implique l'arrêt du convoyeur et par voie de conséquence, toute la ligne de convoyage, ce qui amène des baisses de productivité.
  • Les écréteurs flexibles, par exemple des chaines dites de reboulage qui sont un rideau de chaines en métal de longueurs similaires ou identiques, sont situés au-dessus d'un convoyeur. Les chaines permettent de lisser la hauteur possible du massif de produits sur un convoyeur en faisant glisser vers l'arrière les produits en contact avec le rideau de chaines. Cependant, ces chaines n'empêchent pas totalement les bourrages et ne contrôlent que la hauteur maximale du flux de produits et de manière approximative. Cependant, on peut prévoir d'équiper l'un au moins des convoyeurs de la ligne de tels écréteurs.
  • Aussi, malgré ces éléments régulateurs mécaniques passifs, les produits sont répartis plus ou moins grossièrement sur le premier convoyeur. Ainsi, si la hauteur maximale des produits est grossièrement contrôlée par des écréteurs ou des chaines, la hauteur minimale n'est pas contrôlée et il peut exister des trous dans le flux de produits, d'autant plus si un opérateur a retiré un produit volumineux du flux sur un convoyeur amont, ce qui amène des baisses de productivité sur le reste de la ligne.
  • Par la répartition des produits sur le premier convoyeur et sa vitesse variable, un opérateur ne peut pas agir et effectuer des opérations de tri à ce niveau. Ce pourquoi il est nécessaire d'avoir un deuxième convoyeur.
    • Deuxième convoyeur
  • Un deuxième convoyeur 20, de préférence linéaire, situé en aval du premier convoyeur permet de faire défiler les produits à une deuxième vitesse V2. Cette deuxième vitesse, quasi constante par rapport à la première vitesse V1, permet à un opérateur ou une machine de tri d'opérer.
    • Capteur(s)
  • Un premier capteur 11 est positionné au-dessus du premier convoyeur, pour mesurer le flux de produits sur celui-ci. Il est placé en amont de l'extrémité du premier convoyeur par laquelle les produits se déversent sur le deuxième convoyeur.
  • On peut prévoir un deuxième capteur 12, pour mesurer le flux de produits sur le deuxième convoyeur.
  • Il est placé en aval de l'extrémité du deuxième convoyeur par laquelle les produits sont déversés depuis le premier convoyeur.
  • On peut prévoir un troisième capteur 13, pour mesurer le flux de produits sur le premier convoyeur.
  • Il est placé en aval de l'extrémité du premier convoyeur par laquelle les produits sont déversés sur le premier convoyeur et en amont du premier capteur dans le sens de défilement des produits.
  • On peut prévoir un quatrième capteur (non illustré), disposé sur le convoyeur d'alimentation, de préférence vers l'axe du tambour de sortie, pour mesurer le flux de produits sur celui-ci.
  • Les capteurs ci-dessus peuvent être par exemple des sondes à ultrasons, des capteurs laser ou tout autre capteur fournissant une information volumique, surfacique ou de hauteur de déchets.
    • Régulation de la vitesse du premier convoyeur
  • Avec un capteur fournissant une information de hauteur de déchets, on définit le flux de produits sur un convoyeur par φ = V.H.l
    avec :
    • V : la vitesse du convoyeur ;
    • H : la hauteur de produits sur le convoyeur ; et
    • l : la largeur utile du convoyeur.
  • Avec un capteur surfacique, l'information fournie correspond au profil de hauteur de déchets suivant la largeur du convoyeur, on mesure une surface S, le flux est défini par le produit de la vitesse et de la mesure de surface soit φ = v*S.
  • On a donc φ 1 = V 1 .H 1 .l 1 pour le premier convoyeur, et φ 2 = V 2.H 2.l 2 pour le deuxième convoyeur ; l'indice 1 et l'indice 2 correspondant respectivement au premier et au deuxième convoyeur.
  • La largeur l d'un convoyeur est connue et constante.
  • Le flux φ 2 sur le deuxième convoyeur est une consigne φ 2, Cons, par exemple un débit volumique (m3/h) ou massique (kg/h), par l'emploi d'une loi de conversion massique vers volumique en fonction des types de produits solides à convoyer , c'est-à-dire de leur densité volumique. A flux φ 2 constant, une vitesse V2 quasi constante permet donc d'obtenir une hauteur de produits H 2 sur le deuxième convoyeur quasi constante.
  • Dans un mode de réalisation, on ne met en oeuvre que le premier capteur 11.
  • En supposant le flux de produits constant entre le premier et le deuxième convoyeur, on a φ 1 = φ2 = V1 .H 1 .l 1 = V 2 .H 2 .l 2 soit V 1 = φ 2 H 1 . l 1 .
    Figure imgb0001
  • On détermine une consigne de flux de produits φ 2,Cons dont une deuxième vitesse V2 sur le deuxième convoyeur 20.
  • On mesure la hauteur H1 du flux de produits sur le premier convoyeur par le premier capteur 11. La largeur du premier convoyeur étant connue, en intégrant les mesures de la hauteur H1 dans le temps, on peut calculer le flux de produits φ1 sur le premier convoyeur 10. Par convention, on considère donc le calcul du flux φ de produits comme une mesure de flux de produits.
  • Ce qui permet de piloter (ou indistinctement asservir) la première vitesse V1 = φ2 / H1.11 = V2.H2.12/H1.11 par au moins la valeur du flux φ1 mesuré par le premier capteur 11 et la valeur de la consigne de flux (φ 2,Cons) de produits sur ledit deuxième convoyeur. Dans ce cas, on considère que V2 et H2 sont définies et constantes dans le temps.
  • Dans un autre mode de réalisation, on met en oeuvre le premier capteur 11 et le deuxième capteur 12. De manière similaire, le deuxième capteur 12 permet de mesurer la hauteur H2 donc le flux de produits φ2 sur le deuxième convoyeur 20.
  • Par rapport au mode de réalisation précédent, le flux de produits en un instant k sur le convoyeur 1 nécessite en fait un certain temps de convoi pour être déversé sur le convoyeur 2. La relation φ 1 = φ2 =V 1 .H 1 .l 1 = V 2 .H2.l 2 n'est donc pas toujours exacte à tout instant k.
  • Aussi, pour prendre en considération l'importance du temps k, on considère une erreur ε telle que ε = H 2 ,Cons - H 2 ,Mes, c' est-à-dire pour tout instant k ε k = H 2 , Cons k − H 2 , Mes k
    Figure imgb0002
     Avec
    • H 2,Cons une consigne de hauteur de déchets sur le deuxième convoyeur, et
    • H 2,Mes la hauteur de déchets mesurée par le deuxième capteur sur le deuxième convoyeur.
  • Selon la formule précédente φ = V .H. .l , avec V et l constantes et connues, on peut indistinctement considérer la consigne de hauteur H 2,Cons ou la consigne de flux φ 2,Cons .
  • On a ainsi V 1 k = φ 2 + V 2 . ε k . l 2 H 1 , Mes k . l 1
    Figure imgb0003
     (1), dite loi de commande,
  • Avec H 1,Mes (k) la hauteur de déchets mesurée par le premier capteur sur le premier convoyeur au temps k.
  • On peut ainsi piloter la première vitesse V1 en outre par au moins la valeur du flux mesuré par le deuxième capteur 12.
  • Ainsi, pour une consigne de vitesse du deuxième convoyeur, en mesurant la hauteur des couches de produits sur le premier et sur le deuxième convoyeur, il est possible de piloter la vitesse du premier convoyeur V1 à ces mesures pour conserver un flux φ 2 sur le deuxième convoyeur quasi constant.
  • Cette solution est en soi satisfaisante mais elle peut même être optimisée. En effet, la position du premier capteur implique que le calcul précédent correspond à une prévision par laquelle on considère que tout le flux de produits mesuré en un instant k sur le premier convoyeur est déversé en un temps ultérieur k+dk sur le deuxième convoyeur.
  • De même, la position du deuxième capteur implique un retard entre le moment où le flux de produits est déversé sur le deuxième convoyeur et où le flux est mesuré sur le deuxième convoyeur.
  • Pour compenser ces éventuels écarts, on peut prévoir une étape de filtrage des mesures.
    • Filtrage
  • On met avantageusement en oeuvre un échantillonnage constant, pour chaque capteur dont on veut filtrer les mesures. On peut donc avoir un filtrage respectif par capteur.
  • Le premier capteur étant positionné avant l'axe du tambour de sortie du premier convoyeur, il mesure à un instant k une hauteur de déchets qui ne sera pas nécessairement déposée à un l'instant immédiatement ultérieur k+1 sur le deuxième convoyeur. En fait, l'instant k+dk auquel le flux de produit mesuré à l'instant k sur le premier convoyeur est déversé sur le deuxième convoyeur dépend de la position du premier capteur, c'est-à-dire en l'espèce de la distance D1 entre le premier capteur et l'axe du tambour de sortie du premier convoyeur.
  • De la même manière, l'instant k auquel le flux de produits est déversé sur le deuxième convoyeur n'est mesuré par le deuxième capteur sur le deuxième convoyeur qu'à un instant ultérieur k+dk qui dépend de la position du deuxième capteur, c'est-à-dire en l'espèce de la distance D2 entre le deuxième capteur et l'axe du tambour d'entrée du deuxième convoyeur.
  • Avantageusement, le filtrage d'un capteur dépend de la position de celui-ci.
  • Pour les mesures du premier capteur, on prévoit avantageusement un filtrage pondéré dynamiquement.
  • Par exemple, pour les mesures du premier capteur, pour quantifier la hauteur de produits représentative H 1,Mes (k) à implémenter dans la loi de commande (1), la valeur filtrée intègre un historique des mesures dont l'ancienneté dépend de la vitesse V1 de commande.
  • Chaque mesure est considérée avec un poids différent selon son ancienneté. En effet, les mesures les plus anciennes auront par exemple un poids plus fort car la quantité qu'elle représente a plus de probabilité d'être déposée sur le deuxième convoyeur.
  • On a donc par exemple une fonction de filtrage : y n = ∑ bi . x i pour i = 0 à n ,
    Figure imgb0004
    pour i=0 à n,
  • Avec y(n) l'échantillon numéro 'n' après filtrage, x(i), l'échantillon numéro 'i' du signal (avant filtrage) c'est-à-dire x(i)=H 1,Mes (k) ; et bi, le coefficient à appliquer à l'échantillon i.
  • De préférence, on prévoit que le filtrage pondéré est dynamique. A cet effet, on prévoit que le coefficient bi est variable dans le temps et que la valeur de celui-ci dépend au moins de l'un des paramètres parmi le temps k et la vitesse instantanée V1 (k) au temps k. On a donc une pondération du type bi[V1(k);k], ce qui permet de changer l'ordre du filtre en fonction de la vitesse du premier convoyeur et/ou du temps.
  • Par exemple l'ordre du filtre des mesures du premier capteur est défini en temps réel au temps (k) par : ordre k = D 1 V 1 , k − 1 . T e
    Figure imgb0005
     où
    • D1 est la distance entre le premier capteur et l'axe du tambour de sortie du premier convoyeur,
    • Te est la période d'échantillonnage, et
    • V 1,(k-1) est la valeur de la vitesse du premier convoyeur issue de la loi de commande (1) à l'instant précédent (k-1).
  • On peur prévoir que l'ordre du filtre soit borné tel que: 2 ≤ ordre k ≤ D 1 V 1 , min T e
    Figure imgb0006
     avec V1,min la vitesse minimale du premier convoyeur.
  • Dans un mode de réalisation alternatif, on peut prévoir que le filtrage pondéré soit au contraire statique, c'est-à-dire que le coefficient bi est constant dans le temps et non asservi à la vitesse du premier convoyeur.
  • Pour les mesures issues du deuxième capteur, comme la vitesse du deuxième convoyeur est quasi constante, on prévoit avantageusement un filtrage pondéré statique dans lequel le coefficient bi de la fonction de filtrage appliquée aux mesures du deuxième capteur est constant dans le temps.
    • Régulation sur l'entrée des produits sur le premier convoyeur
  • En règle générale, le chargement de produits sur le convoyeur d'alimentation de la ligne comprenant le premier et le deuxième convoyeur n'est pas automatique. Il peut être fait par un opérateur utilisant un outil de chargement par blocs, par exemple de type pelleteuse.
  • Chaque déversement de produits sur le convoyeur d'alimentation peut presque être considéré comme une perturbation.
  • Et si la vitesse du premier convoyeur est faible et qu'une quantité importante de produits est déversée subitement sur celui-ci, une saturation de la vitesse peut avoir lieu. On définit cette vitesse par vitesse de saturation minimale V1satmin.
  • Pour limiter ces effets, on peut prévoir avantageusement que la vitesse du premier convoyeur soit également fonction d'une consigne φ2 variable, dépendant de la tendance de variation de la vitesse du premier convoyeur, ou fonction du stock instantané de produits sur tout le premier convoyeur (voir le mode de réalisation correspondant).
  • Ainsi, les surcharges de produits peuvent être compensées par une augmentation anticipée de la consigne. De même lorsqu'une sous-charge (voire un trou) de produits est détectée en entrée du premier convoyeur, une baisse anticipée de la consigne permet de stocker les produits sur celui-ci pour combler la sous-charge.
    • Détection de stockage/déstockage
  • Dans un premier mode de réalisation, on adapte la consigne de flux φ 2,Cons par rapport au stock du premier convoyeur piloté en vitesse.
  • A cet effet, on prévoit un troisième capteur 13, décrit précédemment, dont les mesures peuvent être filtrées par l'un des filtres décrits ou un autre. Le stock du premier convoyeur est estimé par une fonction intégrant la mesure de la hauteur de couche en entrée du premier convoyeur.
  • La consigne de flux φ 2,Cons sur le deuxième convoyeur peut être asservie aux mesures du troisième capteur 13 de la manière suivante. Elle est :
    • augmentée lorsque le troisième capteur détecte un stockage et si le stock mesuré est supérieur soit à une valeur seuil Stockseuil soit à une valeur maximale Stockmaxi (supérieure à la valeur seuil) ;
    • diminuée lorsque le troisième capteur détecte un déstockage et si le stock mesuré est inférieur à la valeur seuil Stockseuil ;
    • inchangée dans toutes autres situations.
  • La détection de stockage est effectuée de la manière suivante :
    • Le troisième capteur 13 mesure H(k) la hauteur H du flux de produits à l'instant k dans son champ de vision sur le premier convoyeur.
  • Le stock mesuré Stockmes est déterminé par l'intégration des mesures du troisième capteur, de la largeur du convoyeur et de la vitesse du premier convoyeur à chaque échantillonnage. Le stock mesuré Stockmes est comparé à une mesure précédente, par exemple la mesure immédiatement précédente Stockmes (k-1), et l'écart entre ces deux mesures indique une croissance ou une décroissance du flux, c'est-à-dire un stockage ou un déstockage, considéré comme un stockage négatif.
  • Le stock maximum est défini comme suit : Stock max i = L 1 . H rives . l 1
    Figure imgb0007
     Avec
    • L 1: la longueur du premier convoyeur ;
    • Hrives : une hauteur limite, par exemple celle que peut atteindre un entassement de produits sur le premier convoyeur, due à la structure de celui-ci.
  • La valeur seuil est définie comme un pourcentage de la valeur du stock maximum. De préférence, on définit que la valeur seuil est égale à 50% du stock maximum, ce qui donne le maximum de liberté d'action sur la consigne de flux φ 2,Cons sur le deuxième convoyeur.
  • La variation du stock peut être calculée comme suit : Δ % = Stock seuil − Stock mes * 100 Stock max i
    Figure imgb0008
  • A titre illustratif, les pas P_cons d'incrémentation/déincrémentation de la consigne φ 2,Cons sur le deuxième convoyeur peuvent être définis comme suit :
    • Si |Δ(%)| > 6% alors le pas P_cons est de 1% de la consigne initiale ;
    • Si |Δ(%)| > 15% alors le pas P_cons est de 2% de la consigne initiale ;
    • Si |Δ(%)| > 30% alors le pas P_cons est de 4% de la consigne initiale ;
    • Si |Δ(%)| > 50% alors le pas P_cons est de 6% de la consigne initiale.
  • Ainsi, l'augmentation ou la diminution de la consigne de flux φ 2,Cons sur le deuxième convoyeur 20 est faite selon un pas de variation qui dépend de la valeur absolue de la variation du stock.
    • Synoptique
  • La figure 3 illustre un mode de réalisation du procédé proposé.
  • Une étape initiale consiste à définir la valeur de la consigne de flux φ 2,Cons sur le deuxième convoyeur.
  • Une autre étape consiste ensuite à définir la valeur des variables Stockmaxi et Stockseuil, en fonction de la consigne de flux φ 2, Cons, de la longueur du premier convoyeur L1, et de la vitesse de saturation minimale V1satmin.
  • Une autre étape consiste ensuite à calculer la variation de stock Δ (%) et définir le pas P_cons d'incrémentation/déincrémentation de la consigne φ 2,Cons .
  • Ensuite une étape consiste à comparer la vitesse V1 calculée à la vitesse de saturation minimale V1satmin.
  • Si la vitesse de saturation minimale V1satmin est atteinte, alors une étape consiste à remplacer la consigne de flux φ 2,Cons par sa valeur incrémentée du pas défini.
  • Si la vitesse de saturation minimale V1satmin n'est pas atteinte, alors une étape consistant à comparer la valeur du stock mesuré Stockmes à celle du stock maximal Stockmaxi est mise en oeuvre.
  • Si la valeur du stock mesuré Stockmes est supérieure à celle du stock maximal Stockmaxi, alors le procédé reboucle sur l'étape qui consiste à remplacer la consigne de flux φ 2,Cons par sa valeur incrémentée du pas défini.
  • Si la valeur du stock mesuré Stockmes est inférieure à celle du stock moyen Stockmaxi, alors une étape qui consiste à détecter un éventuel stockage et à comparer la valeur du stock mesuré Stockmes à celle de la valeur seuil Stockseuil est mise en oeuvre.
  • Si un stockage est détecté et que la valeur du stock mesurée Stockmes est supérieure à celle de la valeur seuil Stockseuil, alors le procédé reboucle sur l'étape qui consiste à remplacer la consigne de flux φ 2,Cons par sa valeur incrémentée du pas défini.
  • Sinon, une étape consistant à détecter un éventuel déstockage et à comparer la valeur du stock mesuré Stockmes à la valeur seuil Stockseuil est mise en oeuvre.
  • Si un déstockage est détecté et que la valeur du stock mesuré Stockmes est inférieure à la valeur seuil Stockseuil, alors une étape qui consiste à remplacer la consigne de flux φ 2,Cons par sa valeur décrémentée du pas défini est mise en oeuvre.
  • Sinon, la valeur de la consigne de flux φ 2,Cons est maintenue.
  • Après les étapes d'incrémentation ou de décrémentation de la consigne, le procédé peut reboucler sur l'une des étapes entre l'étape de définition des variables Stockmes, Stockmaxi et Stockseuil, et l'étape de comparaison de la vitesse V1 calculée à la vitesse de saturation minimale V1satmin, ce qui peut remplacer les étapes de calcul et de comparaison des stocks. Son avantage est de ne pas nécessiter de troisième capteur.
    • Résultats
  • La figure 4 illustre le résultat du contrôle fonctionnant en mode asservissement, c'est-à-dire avec le premier et le deuxième capteur uniquement.
  • On y visualise, en fonction du temps k, l'évolution de :
    • la consigne de flux φ 2, Cons, réglée en l'espèce pour obtenir une hauteur de 10 cm sur le deuxième convoyeur,
    • la hauteur ou l'épaisseur H2 de couche de produits sur le deuxième convoyeur,
    • la vitesse V1 commandée du premier convoyeur, et
    • la hauteur H1 de déchets en sortie du premier convoyeur.
  • On remarque que les variations du niveau de produits en sortie du premier convoyeur sont corrigées par l'action de la loi de commande sur la vitesse.
  • Analyse de la variation de la vitesse V1.
  • Dans un deuxième mode de réalisation, éventuellement combinable avec le mode de réalisation ci-dessus, on adapte la consigne de flux φ 2,Cons en fonction de la tendance de la vitesse définie par la loi de commande (1).
  • A cet effet, on prévoit que la consigne de flux φ 2,Cons sur le deuxième convoyeur est asservie à la variation de vitesse du premier convoyeur V1. Elle est :
    • augmentée lorsque la tendance de la vitesse V1 sur une période donnée est inférieure à un pourcentage de la vitesse maximale, soit un seuil minimum ;
    • diminuée lorsque la tendance de la vitesse V1 sur une période donnée est supérieure à un pourcentage de la vitesse maximale, soit un seuil maximum ;
    • est la même dans toutes autres situations.
  • Ainsi, en faisant varier la consigne de flux φ 2,Cons sur le deuxième convoyeur dans une gamme de +/- 10% autour de la valeur initiale, il est possible de contrôler les variations dues à l'alimentation en produits.
  • La variation de la consigne de flux φ 2,Cons peut se traduire soit en variation de hauteur de produits sur le deuxième convoyeur avec une vitesse V2 quasi constante, soit en variation de la vitesse V2 avec une hauteur de produits sur le deuxième convoyeur quasi constante.
  • Le recalcul de la consigne de hauteur de couche distribuée en fonction de la quantité de matière disponible permet d'éviter d'atteindre les limites de stockage et entraîner des bourrages de produits.
    • Aide à la décision de chargement en entrée de ligne
  • Pour aider au chargement de produits sur la ligne de convoyeurs comprenant le premier et le deuxième convoyeur, on peut prévoir, que ce soit en combinaison avec l'un des modes de réalisation précédents ou de manière indépendante, une aide à la décision de chargement de ladite ligne.
  • L'aide consiste à émettre et afficher au moins un indicateur. L'indicateur peut par exemple être sonore et/ou visuel, afin d'informer un opérateur sur l'opportunité ou non de charger un nouveau lot de produits sur la ligne.
  • On prévoit par exemple un indicateur visuel à trois couleurs, en l'espèce vert / orange / rouge dont l'interprétation par l'opérateur est la suivante :
    • ROUGE : chargement non utile voire non souhaité car la ligne est suffisamment chargée ;
    • ORANGE : la ligne peut être chargée en produits ; et
    • VERT : la ligne doit être chargée en matière sinon la productivité risque de baisser.
  • La détermination du niveau d'indication, c'est-à-dire de la couleur, est régie par un algorithme basé sur de la logique floue dont les variables d'entrées sont :
    • la hauteur de couche (H) du convoyeur d'alimentation mesurée par le quatrième capteur et/ou
    • la vitesse (V) du convoyeur d'alimentation.
  • Conformément à la logique floue, on prévoit une étape de fuzzification et une étape de définition de règles d'inférence.
  • Un exemple de définition de la fuzzification est reportée dans le Tableau 1 et le Tableau 2.
  • On définit pour le Tableau 1 ci-dessous un ensemble de valeurs linguistiques correspondant respectivement à des gammes de valeurs des mesures faites par le quatrième capteur du convoyeur d'alimentation en entrée de ligne de convoyage, et à des gammes de vitesse V dudit convoyeur d'alimentation, ces gammes étant déterminées par exemple à partir de vitesses absolues ou à partir de la vitesse maximale dudit convoyeur d'alimentation (la vitesse maximale du convoyeur d'alimentation est imposée par le moteur qui anime le convoyeur d'alimentation, cette vitesse maximale est prédéterminée par le modèle de moteur que l'on souhaite utiliser) pour le Tableau 2. Tableau 1
    Hauteur H Borne inférieure (cm) Borne supérieure (cm)
    TRES HAUTE 120 140
    HAUTE 75 120
    MOYENNE 50 75
    BASSE 25 50
    TRES BASSE 0 25
    Tableau 2
    Vitesse V Borne inférieure (%) Borne supérieure (%)
    TRES RAPIDE 80 100
    RAPIDE 40 80
    LENTE 30 40
    TRES LENTE 5 30
  • Un exemple de règles d'inférence est présenté au Tableau 3. La fonction d'appartenance des variables linguistiques est du type ET booléen.
  • Ce qui permet de définir la valeur de l'indicateur (en l'espèce la couleur) en fonction de la hauteur mesurée et/ou de la vitesse instantanée.
  • Par exemple, le Tableau 3 s'interprète comme suit :
    • Si la Vitesse V est LENTE ET la Hauteur H est HAUTE Alors l'Indicateur est ROUGE, ce qui traduit un fort chargement ;
    • Si la Vitesse V est RAPIDE ET la Hauteur H est BASSE Alors l'Indicateur est VERT, ce qui traduit un besoin de chargement de la ligne..
    Tableau 3 - Inférences
    Indicateur Hauteur H
    TRES BASSE BASSE MOYENNE HAUTE TRES HAUTE
    Vitesse V TRES LENTE Vert Orange Orange Rouge Rouge
    LENTE Vert Orange Orange Rouge Rouge
    RAPIDE Vert Vert Orange Orange Rouge
    TRES RAPIDE Vert Vert Vert Orange Rouge
  • Les valeurs exposées ainsi que le nombre de valeurs linguistiques dans les tableaux 1 à 3 sont données à titre illustratif. Ils peuvent être adaptés aux besoins spécifiques de l'exploitant de la ligne.
  • La figure 5 illustre en fonction du temps k le résultat du contrôle fonctionnant avec le premier, le deuxième, et le troisième capteur.
  • Cette figure illustre l'évolution temporelle de la hauteur H1 et H2 des produits mesurée respectivement sur le premier et le deuxième convoyeur, l'évolution temporelle de la vitesse calculée V1 du premier convoyeur, et l'évolution temporelle du poids P1 des produits sur le premier convoyeur, qui est mesuré par un capteur de poids, ce qui permet d'illustrer le chargement de produits sur le convoyeur.
  • La courbe de la hauteur H1 est sensiblement en phase avec la courbe de poids, ce qui illustre clairement le chargement de produits sur le premier convoyeur.
  • La courbe de vitesse V1 est sensiblement en opposition de phase avec la courbe de hauteur H1, ce qui illustre clairement l'influence de la vitesse sur la hauteur. Grâce à l'invention, la hauteur H2 sur le deuxième convoyeur reste proche de la consigne.
  • La courbe de vitesse V2 sur la figure 5, comme sur la figure 4, est constante sur l'intervalle de temps considéré.
  • L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment, par exemple on peut prévoir sur une ligne de mettre en série une pluralité de couples premier convoyeur-deuxième convoyeur tels que décrits selon l'un des modes de réalisation précédents.

Claims (13)

  1. Procédé de régulation de l'épaisseur (H2) d'une couche de produits solides sur un convoyeur (20), comprenant des étapes consistant à :
    - convoyer des produits sur un premier convoyeur (10) à une première vitesse (V1),
    - déverser les produits depuis le premier convoyeur (10) sur un deuxième convoyeur (20),
    - convoyer les produits sur le deuxième convoyeur (20) à une deuxième vitesse (V2) quasi-constante,
    caractérisé en ce qu'il comprend en outre des étapes consistant à :
    - déterminer une consigne de flux de produits (φ 2,Cons ) et une deuxième vitesse (V2) sur le deuxième convoyeur (20),
    - mesurer le flux de produits sur le premier convoyeur (10) par un premier capteur (11),
    - piloter la première vitesse (V1) par au moins la valeur du flux mesuré par le premier capteur (11) et la valeur de la consigne (φ 2,Cons ) sur le deuxième convoyeur.
  2. Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre des étapes consistant à :
    - mesurer par un deuxième capteur (12) le flux de produits sur le deuxième convoyeur (20), et
    - piloter la première vitesse (V1) par au moins la valeur du flux mesuré par le deuxième capteur (12).
  3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, comprenant en outre une étape de modification de la consigne (φ 2,Cons ) de flux de produits sur le deuxième convoyeur, par analyse de la variation de la vitesse (V1) du premier convoyeur (10), telle que ladite consigne (φ 2,Cons ) est :
    - diminuée lorsque la vitesse du premier convoyeur est supérieure à une valeur seuil (Vseuil) ou supérieure à une valeur maximale (Vmaxi) supérieure à ladite valeur seuil ;
    - augmentée lorsque la vitesse du premier convoyeur est inférieure à ladite valeur seuil (Vseuil) ou inférieure à une valeur minimal (Vmin) inférieure à ladite valeur seuil;
    - inchangée dans toutes autres situations.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, comprenant en outre une étape de détermination du stock volumique du premier convoyeur par la mesure, par un troisième capteur (13) disposé en amont du premier capteur (11), du flux de produits transitant sur le premier convoyeur (10), et de modification de la consigne (φ 2,Cons ) de flux de produits sur le deuxième convoyeur,
    telle que ladite consigne (φ 2,Cons ) est :
    - augmentée lorsque le troisième capteur détecte un stockage et si le stock mesuré est supérieur à une valeur seuil (Stockseuil) ou à une valeur maximale (Stockmaxi) supérieure à ladite valeur seuil ;
    - diminuée lorsque le troisième capteur détecte un déstockage et si le stock mesuré est inférieur à ladite valeur seuil (Stockseuil) ;
    - inchangée dans toutes autres situations.
  5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel l'augmentation ou la diminution de la consigne de flux (φ 2,Cons ) sur le deuxième convoyeur (20) est faite selon un pas de variation qui dépend de la valeur absolue de la variation du stock.
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape consistant à :
    - mesurer par un quatrième capteur disposé sur un convoyeur amont audit premier convoyeur (10) le flux de produits sur ledit convoyeur amont audit premier convoyeur (10), et
    - piloter :
    o la vitesse dudit convoyeur amont audit premier convoyeur (10) par au moins la valeur du flux mesuré par ledit quatrième capteur (11) et la valeur de la consigne (φ 2,Cons ) de flux de produits sur le deuxième convoyeur.
  7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape consistant à :
    - filtrer les mesures de l'un au moins desdits premier (11), deuxième (12), troisième (13) et quatrième capteur.
  8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape de filtrage des mesures du premier capteur (11) est un filtrage pondéré dynamique dans lequel chaque mesure est considérée avec un poids différent selon son ancienneté, de sorte que la valeur filtrée intègre un historique des mesures dont l'ancienneté dépend de la vitesse (V1) du premier convoyeur.
  9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel pour l'étape de filtrage des mesures du premier capteur (11), l'ordre du filtre en un temps donné (k) dépend de la vitesse instantanée V1(k-1) du premier convoyeur en un temps précédent (k-1).
  10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel l'étape de filtrage des mesures du deuxième capteur (12) est un filtrage pondéré statique.
  11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre une étape consistant à déterminer, puis émettre et/ou afficher au moins un indicateur pour aider au chargement de produits sur le convoyeur d'alimentation de la ligne de convoyeurs comprenant le premier convoyeur (10).
  12. Procédé selon la revendication 11 lorsqu'elle dépend de l'une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel l'indicateur est visuel et multicolore, et dans lequel le quatrième capteur est configuré pour mesurer le flux de produits sur le convoyeur d'alimentation, l'étape de détermination de l'indicateur étant régie par un algorithme basé sur de la logique floue dont les variables d'entrées sont :
    - la hauteur de couche (H) du convoyeur d'alimentation mesurée par le quatrième capteur, et/ou
    - la vitesse (V) du convoyeur d'alimentation.
  13. Dispositif de régulation de l'épaisseur d'une couche de produits solides sur un convoyeur, susceptible de mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, et comprenant :
    - un premier convoyeur (10), convoyant des produits à une première vitesse (V1) variable,
    - un deuxième convoyeur (20) convoyant à une deuxième vitesse (V2) quasi constante des produits déversés depuis le premier convoyeur,
    - un premier capteur (11) positionné au-dessus du premier convoyeur (10), pour mesurer le flux de produits sur celui-ci,
    - un deuxième capteur (12) optionnel positionné au-dessus du deuxième convoyeur (20), pour mesurer le flux de produits sur celui-ci,
    - un troisième capteur (13) optionnel, pour mesurer le flux de produits sur le premier convoyeur (10), placé en aval de l'extrémité du premier convoyeur par laquelle les produits sont déversés sur le premier convoyeur et en amont du premier capteur (11) dans le sens de défilement des produits,
    - un quatrième capteur optionnel, pour mesurer le flux de produits sur le convoyeur d'alimentation de la ligne, et un processeur comprenant des instructions de code de programme pour calculer la valeur de la première vitesse (v1), asservie à la valeur du flux mesuré par le premier capteur et à la valeur de la consigne de flux (φ 2,Cons ) de produits sur ledit deuxième convoyeur.
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