FR2531604A1 - Appareil a recolter les fruits susceptible d'etre applique a une large variete de fruits - Google Patents

Abstract

A.APPAREIL A RECOLTER LES FRUITS, SUSCEPTIBLE D'ETRE APPLIQUE A UNE LARGE VARIETE DE FRUITS; B.CARACTERISE EN CE QU'IL COMPORTE DES MOYENS 3 DE DETECTION DE FRUITS POUR RECHERCHER ET DETECTER LES POSITIONS DE FRUITS A, DES MOYENS MOTEURS 5 POUR DEPLACER UN ENSEMBLE 6 DE CUEILLETTE DE FRUITS ET DES MOYENS DE COMMANDE POUR COMMANDER CES MOYENS MOTEURS 5 EN ACCORD AVEC LES POSITIONS DE FRUITS A DETECTEES PAR LES MOYENS 3 DE DETECTION DE FRUITS AFIN DE DEPLACER CET ENSEMBLE 6 DE CUEILLETTE DE FRUITS DANS DES POSITIONS APPROPRIEES POUR CUEILLIR LES FRUITS A; C.L'INVENTION S'APPLIQUE A LA CUEILLETTE AUTOMATIQUE COMMANDEE A DISTANCE DE DIFFERENTES SORTES DE FRUITS.

Description

1 16

"Appareil à récolter les fruits, susceptible d'être appliqué à une large variété de fruits " l-a présente invention concerne un appareil vraiment nouveau à récolter les fruits, pour la cueillette

des oranges, des pommes et autres fruits.

La cueillette des fruits a été jusqu'à main-

tenant une opération manuelle et sa mécanisation n'a pas été développée à ce jour Il est extrêmement souhaitable de mécaniser l'opération de cueillette des fruits car cette opération, non seulement exige beaucoup de main-d'oeuvre,

mais elle constitue un travail plus dur qu'il ne parait.

Selon l'état de la technique ci-dessus, un

des buts de la présente invention est de libérer les tra-

vailleurs de l'opération laborieuse de cueillette des fruits et de créer un appareil essentiellement automatique

pour remplacer le travail manuel.

Pour atteindre ce but, un appareil à récol-

ter les fruits, conforme à la présente invention, comporte

des moyens de détection des fruits pour rechercher et dé-

tecter les positions des fruits, des moyens moteurs pour mouvoir un ensemble de cueillette des fruits et des moyens de commande pour commander les moyens moteurs en accord avec les positions des fruits détectées par les moyens de

détection des fruits, afin de déplacer l'ensemble de cueil-

lette des fruits dans des positions convenables pour cueil-

lir les fruits.

2 &- L'appareil conforme à l'invention présentant

les caractéristiques de construction ci-dessus, est suscep-

tible de cueillir automatiquement un fruit, ce qui libère presque totalement -l'opérateur du dur travail effectué jusqu'ici Comme cet appareil cueille un fruit après l'au tre, il n'est pas limité en ce qui concerne l'étendue des opérations de cueillette à une sorte de fruits, mais il est susceptible d'être appliqué à une large variété de fruits. D'autres buts et avantages de la présente

invention vont se dégager de la description qui va suivre.

Les dessins représentent un appareil pour

récolter des fruits, conforme à la présente invention, des-

sins dans lesquels:

les figures 1 et 2 sont des vues en perspec-

tive représentant chacune un appareil à récolter les fruits, la figure 3 est une coupe verticale d'un ensemble de cueillette, la figure 4 est une coupe selon-la ligne IV-IV de la figure 3, les figures 5 (A) et (B) sont des diagrammes montrant une séquence de commande d'un bras, la figure 6 (A) montre le principe d'un exemple de détecteur de fruit,

la figure 6 (B) est un diagramme d'une sé-

quence de commande du détecteur de fruit de la figure 6 (A),

les figures 7 (A) et (B) sont respective-

ment une vue d'un diagramme correspondant aux figures 6 (A) et (B), concernant un autre exemple de détecteur de fruits,

les figures 8 (A) et (B) sont respective-

ment, une vue et un diagramme correspondant aux figures 6

(A) et (B), concernant encore un autre exemple d'un détec-

teur de fruit.

Les figures 1 et 2 montrent chacune l'appa-

rence extérieure d'un appareil à récolter les fruits con-

3.- forme à la présente invention L'appareil de la figure 1

est un exemple du type à conducteur porté, tandis que l'ap-

pareil de la figure 2 est un exemple du type commandé à

distance susceptible de fonctionner en réponse aux instruc-

tions provenant d'un poste de commande 8 placé, ou comme

le montre la figure, en dehors du ch Assis principal.

L'appareil à récolter les fruits du type à conducteur porté de la figure 1, est prévu pour cueillir les fruits d'un arbre par dessous et-il est, en conséquence, adapté à la cueillette des pommes et des fruits analogues produits sur des arbres relativement élevés Par ailleurs,

l'appareil à récolter les fruits du type à commande à dis-

tance de la figure 2, comporte un châssis en forme d'arche 1 pour enjamber un arbre tout en cueillant les fruits sur cet arbre, ce qui permet à l'appareil de fonctionner là

o de petits arbres, tels que des orangers, sont rappro-

chés les uns des autres avec d'étroits espaces entre eux.

Pour pouvoir être déplacé dans la position désirée, chacun de ces appareils à récolter des fruits

comporte un châssis principal 1, muni de moyens de déplace-

ment 2, un détecteur de position de fruits 3 monté sur le châssis principal 1 pour détecter la position du fruit et

des moyens de cueillette 4.

Les moyens de cueillette 4 de l'un et l'au-

tre appareils comportent un ensemble de bras articulés 5 présentant un degré de liberté élevé et un ensemble de cueillette 6 monté à l'extrémité de l'ensemble de bras 5, l'ensemble de cueillette 6 étant susceptible d'être déplacé par l'ensemble de bras 5 dans une position convenable pour

la cueillette du fruit L'ensemble de bras articulé 5 agis-

sant comme moyen moteur, peut comprendre un mécanisme de bielles de liaison actionné hydrauliquement, tel qu'il est

représenté sur la figure 1,sun mécanisme actionné électri-

quement et constitué d'éléments de grande rigidité, tel qu'il est représenté sur la figuré 2, ou un autre mécanisme 4.- flexible comportant une pluralité d'articulations de façon

à présenter un degré de liberté élevé.

Le fruit cueilli par l'ensemble de cueillette 6 à l'extrémité de l'ensemble de bras 5, peut être amené, en déplaçant l'ensemble de bras 5, à un poste collecteur prévu dans une position déterminée Cependant, dans le souci d'une récolte efficace, les appareils des figures 1 et 2 comportent un tube convoyeur 7, extensible et flexible, s'étendant entre l'ensemble de cueillette 6 et le châssis

principal 1 pour transporter le fruit vers un poste collec-

teur (non représenté) dans le châssis principal 1 La fi-

gure 1 montre le tube convoyeur 7 monté sur l'ensemble de

bras 5 pour éviter que ce tube 7 interfère avec les mouve-

ments de l'ensemble-de bras 5, grâce à quoi, on a un choix très étendu pour la position de fixation de l'ensemble de

bras 5.

En outre, la référence 3 sur les figures 1 et 2 désigne un exemple de détecteur de position de fruit, comportant une caméra TV 9, et dont la construction et

le fonctionnement seront décrits en détail plus loin.

Les moyens de déplacement 2 peuvent être susceptibles de se déplacer verticalement par rapport au chassis principal 1, ou bien un dispositif auxiliaire, tel qu'un appui extérieur peut être prévu pour que l'appareil

puisse fonctionner sur un sol incliné.

E Gnse référant à la figure 3, l'ensemble de cueillette 6 comprend un piège cylindrique 10 et un guide 11 divergent vers le haut monté autour de l'ouverture du piège 10 pour faciliter la capture du fruit dans le piège

10, de l'air étant aspiré à travers l'ouverture du piège.

Le guide 11 agit également comme détecteur de contact pour effectuer une détection et transmettre un signal en ce qui concerne la direction selon laquelle un

contact est établi avec un objet, cette fonction étant dé-

crite plus en détail ci-après -7 Ce signal fournit une base 5.-

pour commander l'ensemble de bras 5 afin d'amener l'enserm-

ble de cueillette 6 placé à l'extrémité de cet ensemble de bras 5, dans une position permettant d'introduire un fruit dans le pièce 10 En outre, l'ensemble de cueillette 6 comprend un orifice d'évacuation d'air 19 s'ouvrant vers

le haut autour du guide 11 pour refouler par soufflage les-

feuilles placées contre le fruit lorsque l'ensemble de cueillette s'approche du fruit,

Pour fonctionner également en tant que détec-

teur de contact 11 c ainsi que mentionné ci-dessus, le guide 11 comporte une pluralité d'organes de contact 11 a, chacun

d'eux étant susceptible d'osciller légèrement vers le bas.

Chacun de ces organes de contact la comporte un commuta-

teur 11 b pour détecter son oscillation lors du contact

avec le fruit Le détecteur de contact 11 c n'est pas limi-

té à la construction ainsi décrite, mais peut comporter,

par exemple, un détecteur rigide monté sur une paroi inter-

ne du guide 11.

Le piège 10 porte sur sa partie supérieure, un couteau de pédoncule 12 pour couper le pédoncule du

fruit introduit dans le piège 10, au moyen de la construc-

tion décrite.

Comme le montre la figure 4, le couteau 12 comporte une pluralité de lames 14 disposées à l'intérieur d'un engrenage annulaire externe 13, chacune de ces lames

14 comportant une partie de pignon en prise avec l'engre-

nage annulaire 13 et susceptible de tourner autour d'un axe X L'engrenage annulaire externe 13 est concentrique à l'ouverture du piège 10 Un moteur à air 15 est monté

sur le piège 10 pour entralner en rotation l'engrenage an-

nulaire externe 13.

Lorsque l'engrenage annulaire externe 13 est

entraîné en rotation par le moteur à air 15 dans la direc-

tion indiquée par la flèche, les lames 14 pivotent sur

leurs axes X respectifs fixés au piège 10 dans les direc-

6.-

tions des flèches, avec les points de croisement des la-

mes 14 se concentrant pour couper le pédoncule Ainsi, le pédoncule est coupé après qu'il ait été amené au centre de l't ouverture supérieure du piège 10, sans appliquer au fruit un effort excessif qui pourrait l'endommager Ce couteau coupe effectivement le pédoncule sans permettre

qu'il s'échappe.

La mise en position requise pour le couteau 12 lors de la coupe du pédoncule s'effectue par un procédé de commande aui va être décrit ciaprès et qui utilise des signaux délivrés par une pluralité de photodétecteurs 16 disposés immédiatement au-dessous des lames 14 du couteau 12.

2 À

Chacun de ces photo-détecteurs 16 comporte

une paire d'émetteurs de lumière 16 a et une paire de ré-

cepteurs de lumière 16 b, et est disposé de façon que le trajet de la lumière à travers l'ouverture supérieure du piège 10 soit respectivement décalé latéralement à partir

du centre de cette ouverture, approximativement de l'épais-

seur du pédoncule En conséquence, tous les faisceaux lu-

mineux sont interceptés, lorsqu'un fruit se trouve opposé au couteau 12, mais lorsque le fin pédoncule est opposé au couteau 12, au moins une partie des faisceaux lumineux

n'est pas interceptée et les photo-détecteurs 16 trans-

mettent, en conséquence, des signaux Sur la base de tels

signaux, l'ensemble de cueillette est mis en position lors-

que le pédoncule est opposé au couteau 12.

Des photo-détecteurs similaires 17 sont pré-

vus à la partie inférieure du piège 10, ces photo-détecteurs étant alignés verticalement à des intervalles déterminés émettent des faisceaux lumineux recoupant l'axe central du piège 10 Lorsque la position est réglée en accord avec les signaux délivrés par les précédents photo- détecteurs 16, ces détecteurs 17 détectent une position de la partie basse du fruit pour fournir une information sur la taille 7.- de ce fruit Bien que ces détecteurs 17 soient prévus pour

détecter la taille du fruit, ils peuvent également 8 tre uti-

lisés pour s'assurer que le fruit est effectivement con-

tenu dans le piège 10.

Le piège 10 est relié par son ouverture de fond au poste collecteur dans le châssis principal 1 par l'intermédiaire du tube convoyeur flexible et extensible 7 comme cela a déjà été décrit Le-fruit cueilli, avec son pédoncule coupé, passe le long du tube convoyeur 7 vers

le poste collecteur en étant propulsé par l'air aspiré dans-

le piège 10 et par la gravité.

L'air est aspiré par une pompe à air 18 mon-

tée sur le châssis principal 1, tandis que l'air évacué à

partir de cette pompe, est envoyé par un conduit d'évacua-

tion 20 porté par le tube convoyeur 7 vers l'orifice d'éva-

cuation d'air 19 autour du guide 11 et au moteur à air 15 pour actionner le couteau 12 Le conduit d'évacuation 20,

aboutissant au moteur à air 15, est muni de soupapes magné-

tiques 21 et 21 ' qui reçoivent des signaux d'un calculateur

et qui commandent le moteur à air 15 selon les nécessités.

Puisque, dans cet exemple, le couteau de pédoncule 12 est

actionné en utilisant l'air évacué, un cylindre pneumati-

que peut 8 tre utilisé à la place du moteur à air, ou bien

tout autre source de puissance, telle qu'un moteuf 41 éctri-

que peut être utilisé pour actionner le couteau 12.

En outre, l'opération de cueillette du fruit

peut être effectuée de façon s Ore en choisissant un maté-

riau ayant une rigidité appropriée (tel que du caoutchouc) pour constituer les organes de contact lia du guidé i 1,

en accord avec le fruit à cueillir.

Une partie de l'air évacué peut êtré soufflée à l'intérieur de l'ouverture supérieure du piedé 10 pour

placer le fruit au centre de l'ouverture du piège 10.

L'ensemble de bras 5 est commandé par un calculateur qui est programmable avec ce que-l'on appelle :8.- le langage robot, en préparant des routines de base, telles qu'une routine pour déplacer l'extrémité de l'ensemble de bras 5 vers des coordonnées données, ou une routine pour

déplacer cette extrémité d'un degré donné Le langage ro-

bot ainsi que le système de commande pour l'ensemble de bras 5, peuvent être identiques ou similaires à ceux déjà' connus, Ce calculateur est prévu pour recevoir des signaux d'une pluralité de détecteurs et pour effectuer

des commandes diverses correspondant à ces signaux Spéci-

fiquement, les signaux en provenance des détecteurs de contact lic constitués des organes de contact lia et des commutateurs Ilb, et en provenance des photo-détecteurs 16 et 17 dans le piège 10, sont appliqués au calculateur pour

fournir des bases de son action de commande.

L'ensemble de bras 5 est commandé par ce calculateur selon une séquence telle que celle représentée

sur les figures 5 (A) et (B).

En se référant à la figure 5 (A), dans une étape d'ouverture (i), la position d'un fruit à cueillir est lue à partir d'une mémoire de calculateur, et dans une phase (ii) l'ensemble de cueillette 6 est déplacé dans une

position R exactement au-dessous et à une certaine distan-

ce de la position du fruit Les positions des fruits sont déterminées selon des étapes qui seront décrites plus loin, l'ordre dans lequel' se fera la cueillette 'est déterminé et les positions sont réarrangées et emmagasinées par avance selon cet ordre dans la mémoire Pendant les phases de la cueillette, les positions des fruits sont uniquement

lues dans la mémoire l'une après l'autre.

L'action de commande se déroule ensuite de la phase (iii) à la phase (vii) dans lesquelles, en réponse aux signaux en provenance des détecteurs de contact lic

du guide 11, l'ensemble de cueillette est déplacé dans la-

direction du détecteur de contact ou des détecteurs de 9.- contact 11 c qui est entré en contact avec le fruit ou qui sont entrés en contact avec le fruit, et il est déplacé gradue llement vers le haut pour amener le piège 10 dans une

position immédiatement au-dessous du fruit, tout en a Jus-

tant sa position horizontale '

orsque les photo-détecteurs 16 à l'ouvertu-

re supérieure du piège 10 délivrent pendant le déplacement vers le haut, un signal signifiant que tous les faisceaux

lumineux sont interceptés, le calculateur détecte ce si-

gnal à l'tétape (vi) et son action de commande se déplace

à l'étape (x) Si, par ailleurs, l'interception des fais-

ceaux lumineux n'est pas donnée par les photo-détecteurs 16 jusqu'à ce que ceux-ci en s'élevant aient effectué une lecture complète de la mémoire,-la commande se déplace de

la phase (vii) aux phases (viii) et (ix) pour arrêter l'opé-

ration de cueillette pour le fruit considéré et la démarrer pour un autre fruit à cueillir La commande se déplace à

la phase (x) si les photo-détecteurs 16 donnent comme dé-

crit ci-dessus, le signal de la partie inférieure du fruit est entrée dans l'ouverture supérieure du piège 10 pendant les phases (iii) à (vii) La commande suivante vérifie si ce qui est entré dans le piège 10 est ou non un fruit et

actionne le couteau 12 pour effectuer la cueillette seule-

ment si il est confirmé qu'il s'agit d'un fruit.

Il est confirmé qu'il s'agit d'un fruit en

mesurant la distance dont l'ensemble de cueillette 6 s'élè-

ve après que le signal précité d'interception du faisceau

lumineux est délivré par les photo-détecteurs 16 à l'ouver-

ture supérieure du piège 10, jusqu'à ce qu'un signal de non interception de faisceaux lumineux soit délivré par un certain nombre des photodétecteurs 16 C'est seulement lorsque cette distance se situe dans certaines limites, qu'il en est déduit, que le fruit se trouve dans le piège , et que son pédoncule se trouve opposé au photo-détecteur 16, à la suite de quoi, le couteau 12 est actionné pour 10.- l'opération de cueillette, La mesure de la distance d'élévation démarre alors à la phase (x) La phase suivante (xi) est prévue

pour permettre une connexion, lorsque le signal de non in-

terception de lumière est délivré par les photo-détecteurs

à l'ouverture supérieure du piège 10.

L'ensemble de cueillette 6 est soulevé par l'ensemble de bras 5 selon une séquence représentée par

la référence (xii) Si la connexion s'effectue pendant l'élé-

vation, la commande se déplace à la séquence de la figure (B) dans laquelle le couteau 12 est actionné, après avoir

vérifié que la distance d'élévation se situe entre certai-

nes limites Par ailleurs, lorsque la connexion n'intervient pas après que l'ensemble de cueillette 6 ait été soulevé

sur une certaine distance, la commande se déplace à la sé-

quence indiquée par les références (xiii) et (xiv) pour arrêter l'opération de cueillette pour le fruit considéré

et ramener l'ensemble de cueillette 6 à sa position initia-

le R de façon à ce qu'elle soit prête à cueillir le fruit

suivant.

Lorsque l'action de commande se déplace vers la séquence de la figure 5 (B) après la connexion, une vérification est faite à la phase (xv) pour savoir si l'ensemble de cueillette 6 a été déplacé vers le haut sur une distance prédéterminée en relation avec la taille du fruit Si la distance d'élévation reste en dessous de la valeur prédéterminée, la commande passe une phase (xxii) et retourne à la phase (iii) de la figure 5 (A) sur quoi l'opération est effectuée entièrement à nouveau à partir de l'introduction du fruit Ainsi, la vérification de la distance d'élévation élimine une erreur opérationnelle dae à l'entrée dans le piège 10 de feuilles ou d'autres objets indésirables. Une élévation sur la distance prédéterminée prouve que le fruit est à l'intérieur du piège 10 et

1 1 6 O

l'action de commande se déplace aux phases (xvi) à (xxi) de la figure 5 (B) L'ensemble de cueillette 6 est amené au repos et le couteau 12 est actionné pour cueillir le fruit après que la dimension de celui-ci ait été détectée par les photo-détecteurs 17 prévus dans la partie inférieu- re du piège '10 Après quoi, l'ensemble de cueillette 6 est

ramené dans sa position initiale R, ce qui termine l'opéra-

tion de cueillette pour le fruit considéré et l'appareil

est prêt pour une opération suivante.

La dimension du fruit détecté par les photo-

détecteurs 17 à la partie inférieure du piège 10 est prévue

pour la classification par catégories, mais peut être uti-

lisée pour éviter des erreurs opérationnelles Cela signi-

fie que ces photo-détecteurs 17 sont utilisés pour décou-

vrir si un fruit se trouve ou non dans le piège 10-et

c'est seulement lorsque la présence d'un fruit est détec-

tée, que le couteau 12 est actionné en commandant les sou-

papes 21 et 211.

La figure 6 (A) est une vue montrant le prin-

cipe d'un exemple de détecteur de position de fruit qui comporte une caméra TV 9 et une source laser 22 et qui est susceptible de fonctionner selon la séquence de la figure

6 (B).

La caméra TV 9 est susceptible de pivoter au moyen d'un moteur (non représenté) sur un premier axe

horizontal El avec un axe optique t de cette caméra per-

pendiculaire à ce premier axe horizontal El La source-

laser 22 qui est un émetteur de faisceaux de spot, est également susceptible de pivoter au moyen d'un moteur (non

représenté) sur un second axe horizontal E 2 avec l'axe op-

tique r de cette source perpendiculaire à ce second axe horizontal E 2 Aussi bien la caméra TV 9 que la source de laser 22 sont susceptibles de pivoter au moyen de moteurs

(non représentés) également sur un axe vertical E 5.

Les deux axes horizontaux El et E 2 sont 12.- parallèles l'un à l'autre Le premier axe horizontal El, l'axe optique t de la caméra de télévision 9, et l'axe vertical E 3 se coupent l'un et l'autre en un point, tandis que le second axe horizontal E 2, l'axe optique r de la source laser

* 5 22 et l'axe vertical E 3 se coupent également en un point.

Les deux axes horizontaux El et E 2 sont susceptibles de pivoter sur l'axe vertical E 3 tout en restant parallèles

l'un à l'autre et le second axe horizontal E 2 est suscep-

tible de se déplacer le long de l'axe vertical E 3, tout en

restant parallèle au premier axe horizontal E 2.

En conséquence, la caméra TV 9 et la source

laser 22 ont leurs axes optiques respectifs t et r constam-

ment situés dans un plan qui est susceptible de tourner autour de l'axe vertical E 3 Les axes optiques t et r sont susceptibles de tourner et se coupent en un point de ce

plan, excepté lorsqu'ils sont parallèles l'un à l'autre.

Les angles de rotation 91, 62 et 63 à partir de référence sur les axes respectifs El, E 2 et E 3, sont détectés par un premier, un second et untroisième codeurs

rotatifs 25, 26 et 27 montés sur ces axes.

En outre, la caméra TV 9 est susceptible de pivoter dans la mesure o on le désire autour du premier axe horizontal El sous l'action d'une console de commande

(non représentée) Le calculateur qui commande ce détec-

teur de position 3 reçoit des instructions concernant le

déplacement de la source laser 22, la détection de la po-

sition, l'accomplissement de l'opération et l'angle de ro-

tation sur le second axe horizontal E 2 qui est un décalage

de la source laser 22.

Sur instructions, le calculateur déplace la source laser 22 selon une certaine séquence, telle que

représentée sur le diagramme de la figure 6 (B) Confor-

mément à la séquence de cette réalisation, à chaque ins-

truction, la source laser 22 est mise en rotation d'un cer-

tain degré à l'intérieur d'une étendue prédéterminée autour 13.- de l'axe vertical E 3 Lorsque la rotation sur l'étendue prédéterminée est complète, la source laser 22 est élevée de façon intermittente le long de l'axe vertical E 3 d'une certaine distance à l'intérieur de limites prédéterminées, -et il est mis en mesure de répéter sa rotation à chaque position d'arrêt Ainsi, un faisceau laser le long de l'axe

optique r qui se déplace à chaque instruction de déplace-

ment, est émis à certains intervalles à l'intérieur d'une

étendue de recherche déterminée.

L'opérateur fait pivoter la caméra TV 9 au-

tour du premier axe horizontal El chaque fois que le fais-

ceau laser est déplacé, grâce à quoi le fruit A irradié par le faisceau laser est capté en un point de référence sur

un écran et ses coordonnées sont introduites dans le cal-

culateur, L'écran est le même que la représentation type

* indiquée optiquement en S et le point de référence corres-

pond à l'axe optique t de la caméra TV 9 Les coordonnées

de la position du fruit sont calculées sur la base des an-

gles de rotation el, 02 et 03 autour des axes respectifs de El, E 2 et E 3, et d'une distance d entre la caméra TV 9

et la source laser 22.

Comme le montre la'figure 6 (B), une instruc-

tion pour détecter la position est délivrée au calculateur qui puise alors dans chacune des informations ci-dessus, les angles el, e 2 et 63 et la distance d et calcule les coordonnées de la position du fruit A en utilisant les principes de triangulation et de coordonnées polaires De

calculateur détermine sur la base des coordonnées résul-

tantes, si ces coordonnées se situent ou non à la portée

des moyens de cueillette 4 S'ils se situent hors de por-

tée, le calculateur délivre simplement une indication sur ce résultat à l'opérateur Si elles se situent à portée, les coordonnées sont comparées avec les positions des fruits alors détectées plus loin dans certaines conditions

décrites ci-dessous, afin de déterminer un ordre dans le-

14.-

quel s'effectuera la cueillette et les positions sont stoc-

kées en mémoire après une opération de classification pour arranger les positions dans cet ordre Dans l'ordre oh

s'effectuera la cueillette, la première priorité est don-

née au fruit en position basse et ensuite au fruit dans.

les positions les plus proches En conséquence, l'opéra-

tion de cueillette procède à partir des fruits dans la position la plus basse et des fruits dans la position la

plus-proche à une hauteur essentiellement égale.

-Pour décrire l'angle de décalage 62 de la

source laser 22, l'étendue de recherche du fruit est va-

riable avec des modifications dans le degré de cet angle et lorsque le faisceau laser rencontre des obstacles tels que des feuilles, le degré de cet angle peut être modifié

pour éviter cela.

La figure 7 (A) montre le principe d'un autre

exemple du détecteur de position de fruit qui est suscep-

tible de fonctionner selon une séquence représentée sur

la figure 7 (B).

Une caméra TV 9 est susceptible de pivoter au moyen d'un moteur (non représenté) autour d'un premier

axe horizontal El avec un axe optique t de cette caméra.

ajusté pour être perpendiculaire à, ce premier axe horizon-

tal El Une source laser 22, qui est un émetteur de fais-

ceau ou de-spot, est également susceptible de pivoter avec un axe optique r le long duquel circule un faisceau laser ajusté pour être perpendiculaire au second axe horizontal E 2 Aussi bien la caméra TV 9 que la source laser 22 sont

susceptibles de pivoter au moyen de moteurs (non représen-

tés) autour d'un axe vertical E 3.

Aussi bien le premier que le second axe hori-

zontal El et E 2 sont perpendiculaires à l'axe vertical E 3 et susceptibles de tourner autour de cet axe vertical E 3 indépendamment l'un de l'autre Les angles de rotation f 1 et 'f 2 des deux axes horizontaux E 1 et E 2 autour de l'axe 15.- vertical E 3 sont détectés par des codeurs rotatifs 27 et

28 par rapport à une référence commune Un angle de rota-

tion f 3 de la caméra TV 9 autour du premier axe horizon-

tal E 1 et un angle de rotation f 4 de la source laser 22 au tour dusecond axe horizontal E 2, sont détectés par des codeurs rotatifs 25-et 26 Les rotations autour de ces axes E 1,-E 2 et E 3 sont effectuées respectivement par des

moteurs (non représentés) sous la commande d'un calculateur.

Comme le montre la figure 7 (A), la caméra TV 9 et la source laser 22 sont respectivement montées dans

des positions telles que l'axe vertical E 3 le premier axe-

horizontal E 1 et l'axe optique t de la caméra TV 9 se cou-

pent réciproquement en un point et que l'axe vertical E 3,

le second axe horizontal E 2 et l'axe optique r de la sour-

ce laser 22 se coupent réciproquement en un point.

La direction d'orientation de cette caméra

TV 9 est commandée par le calculateur Sur la base des si-

gnaux en provenance d'une console de commande (non repré-

sentée) le calculateur tourne la caméra TV 9 d'une direc-

tion d'orientation à une autre, comme représenté sur le diagramme de la figure 7 (B) La console est prévue pour prendre l'entrée des coordonnées sur un écran (représenté schématiquement en S) d'un contrôleur de télévision (non

représenté) pour la caméra TV 9 au moyen d'un crayon lu-

mineux Ces coordonnées sont délivrées au calculateur qui

calcule les composantes T 5 et 6 d'un angle de dévia-

tion à partir de-l'axe optique t de la caméra TV 9 d'une ligne y correspondant au point sur l'écran S ainsi qu'un angle de compensation de la déviation En particulier, une ligne z supplémentaire s'étend dans un plan défini par

l'axe optique t de la caméra TV 9 et le premier axe hori-

zontal E 1, et une ligne traversante W entre ce plan et un

plan perpendiculaire à l'axe vertical E 3 s'étend parallè-

lement au premier axe horizontal E 1 En conséquence, l'an-

gle de compensation % 8 est dérivé de l'équation -

16.-_ 8 arctangente (tan T 5/sin T 3) et l'angle P 7 entre la ligne y et l'axe vertical E 3 est dérivé de l'équation:

7 = arc sinus (sin ' 3 sec 8/sec i 5).

Sur la base de l'angle 8 dérivé conmme ci-

dessus, le calculateur fait tourner la source laser 22.

autour de l'axe vertical E 3 pour amener l'axe optique r de la source laser 22 dans un plan défini par la ligne y et l'axe vertical E 3, et autour du second axe horizontal E 2 dans une position prédéterminée A ce moment, la source'

laser 22 est à un angle de ' 2 = ( 1 8) par rap-

port à la référence autour de l'axe vertical E 3.

Le calculateur recueille alors et mémorise la brillance et la tonalité de couleur d'un point déterminé

sur l'écran S qui est transmis par un signal d'image.

Après quoi l'opération-se déplace à la phase

(iv) o la source laser 22 est tournée graduellement au-

tour de l'axe horizontal E 2, tout en commandant le signal

d'image du point déterminé sur l'écran S Plus particuliè-

rement, des modifications dans le signal d'image sont dé-

tectées à tout instant, la source laser 22 est mise en rotation d'un faible degré et le codeur rotatif 26 détecte l'angle f 4 de la ligne y autour du second axe horizontal E 2 lorsque certaines modifications dans le signal d'image sont détectées Puis une coordonnée est calculée sur la

base du principe de triangulation et des coordonnées po-

laires en utilisant l'angle 7 de la ligne y par rapport à l'axe vertical E 3, l'angle ' 2 autour de l'axe vertical

E 3 et l'angle 'j 4 autour du second axe horizontal E 2.

Au moyen du crayon lumineux, l'opérateur dé-

signe un premier A apparaissant sur l'écran du contrôleur TV chaque fois que la caméra TV 9 change sa direction d'orientation, grâce à quoi la source laser 22 se déplace de la façon décrite ci-dessus et un faisceau laser irradie le fruit A A ce moment, une modification intervient dans 17. - dans le signal d'image du point désigné sur l'écran du contrôleur TV et les coordonnées du fruit sont introduites dans le calculateur Le calculateur-détermine alors sur la base des coordonnées résultantes, si les coordonnées sont ou non à portée des moyens de cueillette 4 Si elles sont hors de portée, le calculateur délivre simplement une indication sur ce résultat à l'opérateur Si elles sont à portée, les coordonnées sont stockées dans la mémoire A ce moment, les coordonnées sont comparées avec les positions

de fruits détectées dans certaines conditions décrites ci-

dessous pour déterminer un ordre dans lequel s'effectuera

la cueillette et les positions sont stockées dans la mé-

moire après une opération de classification pour mettre les positions dans cet ordre Dans l'ordre de cueillette, la première priorité est donnée-aux fruits en positions

basses, puis aux fruits dans les positions les plus pro-

ches En conséquence, l'opération de cueillette procède à partir du fruit dans la position la plus basse et à partir du fruit le plus proche, à une hauteur essentiellement

égale.

La figure 8 (A) montre le principe d'mun au-

tre exemple d'un détecteur de positions de fruits qui est susceptible de fonctionner selon la séquence représentée sur la figure 8 (B) Une caméra TV 9 et un dispositif à infra-rouge de mesures de distance 23 sont disposés en un point optique En désignant un point sur un écran montré par la caméra TV 9, le dispositif à infra-rouge de mesure de distance 23 tourne automatiquement pour faire face à une direction correspondant au point désigné, et mesure

une distance à un objet placé dans cette direction.

La caméra TV 9 et un réflecteur 24 ou un prisme prévu au-dessus de celleci, sont susceptibles de pivoter autour d'un premier axe horizontal El La caméra TV 9 a un axe optique tt réfracté par le réflecteur 24 ou le prisme pour s'étendre dans une direction t qui est 18.-

perpendiculaire au premier axe horizontal E 1.

Le premier axe horizontal El est perpendicu-

laire à un axe vertical E 3 et il est susceptible de tour-

ner autour de cet axe, tandis que la caméra TV 9 et le réflecteur 24 sont susceptibles de tourner ensemble avec

le premier axe horizontal El autour de l'axe vertical E 3.

Par ailleurs, le dispositif infra-rouge de mesure de la.

distance 23 disposé à un point de croisement du premier axe horizontal E 1 et de l'axe vertical E 3 a un axe optique r rencontrant un second axe horizontal El à angle droit,

et il est susceptible de pivoter autour du second axe ho-

rizontal E 2 Le second axe horizontal E 2 rencontre l'axe vertical E 3 à angle droit et il est susceptible de tourner autour de cet axe vertical En conséquence, le dispositif infra-rouge de mesure de la distance 23 est susceptible de

tourner en meme temps que le second axe horizontal E 2 au-

tour de l'axe vertical E 3.

Un premier codeur rotatif 27 détecte un an-

gle de rotation S 1 du premier axe horizontal E 1 autour de l'axe vertical E 3 par rapport à une ligne de référence x fixe par rapport au cli Assis principal (non représenté), et un second codeur rotatif 25 détecte un angle de rotation

2 autour du premier axe horizontal E 1 de la ligne t cor-

respondant à l'axe optique de la caméra TV par rapport à un plan perpendiculaire à l'axe vertical E 3 Un troisième codeur rotatif 28 qui est relié au premier axe horizontal

E 1 détecte un angle de rotation T 3 du second axe horizon-

tal E 2 autour de l'axe vertical E 3 par rapport au premier axe horizontal E 1 Un quatrième codeur rotatif 26 détecte un angle de rotation 4 de l'axe optique r du dispositif infra-rouge de mesure de distance 23 autour du second axe

horizontal E 2.

Les rotations de la caméra TV 9 et du dispo-

sitif infra-rouge de mesure de la distance 23 autour des

axes El, E 2 et E 3, sont effectuées par des moteurs à impul-

19.- sions (non représentés) qui fonctionnent conformément aux

impulsions de sortie d'un ordinateur.

En conséquence, les directions d'orientation

de la caméra TV 9 sont commandées par l'ordinateur Celui-

ci fait tourner la caméra TV 9 d'une direction d'orienta- tion à une autre, chaque fois qu'il reçoit une instruction

d'une console de commande (non représentée) pour faire tour-

ner la caméra TV 9 comme le montre le diagramme de la fi-

gure 8 (B).

Cette console comporte un cqntr 8 leur TV (non représenté) qui affiche une image transmise à partir de

la caméra TV 9, En désignant un point sur l'écran du con-

trôleur TV avec un crayon lumineux, les coordonnées de ce point sont introduites dans 'lordinateur, celui-ci fait tourner le dispositif infrarouge de mesure de la distance 23 pour diriger l'axe optique r de ce dispositif dans une direction correspondant au point précédemment désigné sur la base des angles de rotation i 1 et I 2 de la ligne t correspondant à l'axe optique de la caméra TV 9 et des

coordonnées du point désigné.

En supposant que l'axe optique t de la caméra TV 9 s'étend dans la direction représentée sur la figure 8 (A) et selon les angles de rotation t 1 et f 2 autour de l'axe vertical E 3, et autour du premier axe horizontal E 1 respectivement, l'écran à ce moment est tel que celui schématiquement indiqué en S sur la figure 8 (A) Cet écran S montre une image du réflecteur 24 qui est une image St

représentée optiquement par des lignes interrompues Aus-

sitôt qu'un point est désigné sur l'écran S', les angles f 3 et T 4 de la ligne r s'étendant dans une direction

correspondant à ces coordonnées par rapport à l'axe opti-

que t de la caméra TV 9, sont détectés Conformément à la

description décrite, un plan comprenant les lignes y et t

inclut le premier axe horizontal E 1.

L'ordinateur transmet alors un signal pulsé 20.- à chacun des moteurs à impulsions pour faire tourner le dispositif infra-rouge de mesure de la distance 23 autour de l'axe vertical E 3 et autour du second axe horizontal E 2, grace à quoi le dispositif infra-rouge de mesure de la distance 23 fait face à là direction correspondant au point désigné Les détecteurs rotatifs 25, 26, 27 et 28 détectent les angles de rotation instantanés j 1, T 2 3 et T 4 autour des axes respectifs pour les utiliser à la correction des erreurs opérationnelles des moteurs à

impulsions.

Ensuite l'ordinateur mesure la distance en déplaçant le réflecteur 24 à partir de l'axe optique r du

dispositif infra-rouge de mesure de la distance 23.

Le dispositif infra-rouge de mesure de la distance 23 a une construction en principe similaire à celle d'un dispositif communément utilisé avec une caméras qui émet un rayon infra-rouge et mesure le temps pris pour

son retour De dispositif 23 mesure le temps avec une pré-

cision de 0,1 à 0,2 nanoseconde pour assurer une précision

de quelques centimètres.

Ainsi, une coordonnée de la position du fruit

A est détectée sur la base de coordonnées polaires utili-

sant l'angle du dispositif infra-rouge de mesure de la distance 23 autour de l'axe vertical E 3 par-rapport au ch Assis principal, l'angle autour du second axe horizontal E 2-par rapport à l'axe vertical E 3 et la distance du fruit réel. Puis l'ordinateur détermine, sur la base des coordonnées résultantes, si les coordonnées se situent ou non à portée des moyens de cueillette 4 Si elles sont

hors de portée, le calculateur donne simplement une indi-

cation de ce résultat à l'opérateur Si elles sont à portée,

les coordonnées sont stockées dans la mémoire A cet ins-

tant, les coordonnées sont comparées avec les positions de fruits précédemment détectées dans certains conditions 21.-

décrites ci-dessous afin de déterminer ur ordre dans le-

quel s'effectuera la cueillette et les positions dans cet ordre Dans l'ordre de cueillette, la première priorité est donnée aux fruits dans les positions les plus basses et ensuite aux fruits dans les positions les plus proches.

E En conséquence, l'opération de cueillette procède à partir.

du fruit dans la position la plus basse et à partir du

fruit le plus proche à une hauteur essentiellement égale.

Pour introduire les coordonnées du fruit dans l'ordinateur, l'opérateur a seulement à désigner avec le

crayon lumineux le fruit qui apparait sur l'écran de con-

trôle TV chaque fois que la direction d'orientation de la caméra TV 9 est modifiée Après que tous les fruits sur l'écran aient été pris en considération, la caméra TV

est mise en rotation vers une autre direction et en répé-

tant ce processus, les coordonnées de tous les fruits qui

peuvent être cueillis sont stockées dans l'ordinateur.

22.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 ) Appareil d récolter les fruits caractérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 3) de détection de fruits pour rechercher et détecter les positions de fruits (A),'des moyens moteurs ( 5) pour déplacer,unensemble ( 6) de cueillette de fruits et des moyens de commande pour commander ces moyens moteurs ( 5) en accord avec les positions de fruits(A) détectées par les moyens ( 3) de détection de fruits afin de déplacer cet ensemble ( 6) de cueillette de fruits dans

des positions appropriées pour cueillir les fruits (A).

2 ) Appareil à récolter les fruits selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens ( 3) de détection de fruits comportent une caméra TV ( 9) et un

contrôleur (TV) pour cette caméra.

3 ) Appareil à récolter les fruits selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens ( 3) de détection de fruits comportent, en plus de la caméra

TV ( 9), qui a une direction de visée variable, des moyens.

d'affichage reliée-à cette caméra TV ( 9) et des moyens d'émission d'un spot lumineux ( 22) variable en ce qui concerne la position d'émission du spot lumineux et la direction d'émission du spot-lumineux et la direction en réponse aux instruments données à cesmoyens d'émission, les moyens ( 3) de détection de fruits étant prévus pour détecter des positions-de fruits (A) selon le,principe de triangulation sur la base d'une direction de visée de la caméra TV ( 9) ainsi qu'une position et d'une direction des moyens d'émission ( 22) du spot lumineux lorsqu'une

instruction de détection est délivrée à ces moyens ( 3).

4 ) Appareil à récolter les fruits selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de détection ( 3) des fruits comportent, en addition à la caméra TV ( 9) qui a une direction de visée variable, et en addition au contrôleur TV, des moyens pour désigner 23. une position sur un écran de ce contr 81 eur TV, et des moyens d'émission ( 22) d'un spot lumineux ayant une direction d'émission variable, ces moyens d'émission ( 22) du spot lumineux étant susceptibles d'âtre déplacés pour permettre à un spot lumineux de balayer une ligne

s'étendant depuis la caméra dans une direction corres-

pondant à la position désignée sur l'écran, et les moyens de détection ( 3) des fruits étant prévus pour détecter les positions des fruits (A) par principe de triangulation sur la base d'une direction dans laquelle s'étend cette ligne et d'une direction d'orientation des moyens d'émission ( 22) du spot lumineux lorsque certaines modifications surviennent dans un signal d'image

à la position désignée sur l'écran.

50) Appareil à récolter les fruits selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de détection ( 3) des fruits comportent en addition à la caméra TV ( 9) qui a une direction de visée variable, et en addition au contrôleur TV, des moyens de mesure ( 23) de la distance ayant une direction d'orientation variable pour recouper la direction des visées de la caméra TV ( 9) essentiellement en un point, les moyens de détection ( 3) des fruits étant prévus pour détecter les positions des fruits (A) en dirigeant les moyens de mesure ( 23) de la distance dans une direction correspondant à une position désignée sur un écran du contr 81 eur TV afin de mesurer

ainsi la distance de la position du fruit (A).

) Appareil à récolter les fruits selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, des moyens pour mémoriser les positions des fruits (A) détectées par les moyens de détection ( 3) des fruits

et pour déterminer ensuite un ordre de cueillette commen-

çant par le fruit dans la position la plus basse, et des moyens étant prévus pour que l'ensemble de cueillette

( 6) des fruits approche le fruit (A) à partir du bas.

7 ) Appareil à récolter des fruits selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble de cueillette ( 6) des fruits comporte des détecteurs de contact (llc) tandis que les moyens de commande sont prévus avec une séquence pour déplacer l'ensemble de cueillette-( 6) des fruits dans des positions se situant au-dessous et à une certaine distance des positions des fruits (A) détectées par les moyens de détection ( 3), et pour élever ensuite cet ensemble de cueillette ( 6) des fruits dans des positions appropriées pour la cueillette en ajustant la position horizontale de cet ensemble en réponse à des informations en provenance des détecteurs

de contact ( 11 c).

8 ) Appareil à récolter des fruits selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'ensemble de cueillette ( 6) des fruits comporte un piège ( 10) ayant une ouverture supérieure et un couteau ( 12) monté dans cette ouverture supérieure pour couper le pédoncule du

fruit, ce couteau ( 12) comportant des lames qui se croisent.

respectivement au centre de cette ouverture supérieure

pour couper les pédoncules.

9 ) Appareil à récolter les fruits selon la revendication 8, caractérisé en ce que le piège ( 10) ayant-l'ouverture supérieure, comporte une pluralité de photo-détecteurs ( 16 c) constitués chacun d'un moyenémetteur de lumière ( 16 a)-et d'un moyen récepteur de lumière ( 16 b), ces photo-détecteurs ( 16 c) détectant-l'interception de la lumière et ensuite la non interception de la lumière lorsque l'ensemble de cueillette ( 6) a été soulevé, grace

à quoi le couteau ( 12) est actionné.

) Appareil à récolter les fruits selon la revendication 8, caractérisé en ce que le piège ( 10)

comporte des moyens disposés à la périphérie de l'ouver-

ture supérieure pour éjecter de l'air.