FR2635993A1 - Method and device for sorting employing the study of sounds, applied to the field of cultivating fish - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE TRI
METTANT EN OEUVRE L'ETUDE DES SONS,
APPLIQUES AU DOMAINE AQUACOLE.METHOD AND DEVICE FOR SORTING
IMPLEMENTING THE STUDY OF SOUNDS,
APPLIED TO AQUACULTURAL FIELD.
L'invention concerne un procédé et un dispositif de tri mettant en oeuvre l'étude des sons, appliqués au domeine aquaccle. The invention relates to a method and a sorting device implementing the study of sounds, applied to the domeine aquaccle.
Le tri des coquillages consiste à séparer les bons coquillages des mauvais coquillages, et intervient à tcus les niveaux de la production, de la récolte et surtout de la commercialisation. The sorting of shells consists in separating the good shells from the bad shells, and intervenes at the levels of the production, the harvest and especially the marketing.
n existe une méthode empirique comn7unément utilisée, notamment par les ostrélculteurs, pour éliminer les huîtres impropres à la consomrration, et qui consiste à frapper manuelleitent une huître considérée comme bonne contre une deuxième huître à tester. Une huître mauvaise (morte) est plus ou moins ouverte car le muscle adducteur ne comprime plus le ligament de la charnière qui écarte alors les valves. Lorsque l'on frappe une huître ouverte, on obtient un son plus fort et p]us coloré que celui qui, toute chose étant égale par ailleurs, est donné par une huître fermée. There is an empirical method commonly used, especially by the ostrellulturists, to eliminate oysters unsuitable for consumption, and which consists in manually striking an oyster considered good against a second oyster to be tested. An oyster that is bad (dead) is more or less open because the adductor muscle no longer compresses the ligament of the hinge which then spreads the valves. When an open oyster is struck, a stronger and more colored sound is obtained than that which, all things being equal, is given by a closed oyster.
On comprend toute l'importance d'éliminer au moment du conditionnement, en vue de la commercialisation, les huîtres ncn-consommables des autres. Or, il se trouve que, pour tenir compte des lois du marché, le ccnditionnement des coquillages en général et des huîtres en particulier se fait de plus en plus au moyen de channes de conditionnement de plus en plus performantes. Il est donc de moins en moins question de traiter menuellen:ent le tri qualitatif des bonnes et msuvaises huîtres. The importance of eliminating the oysters consumed by others from the point of packaging for marketing is understandable. However, it turns out that, in order to take account of the laws of the market, the conditioning of shellfish in general and oysters in particular is being done more and more by means of more and more efficient packaging lines. It is therefore less and less a question of treating menuellen: ent the qualitative sorting of the good and the oysters.
Un système de triage des objets comportant un système de percussion et un dispositif électronique d'aralyse du son associé à un système automatique de séparation des objets est revendiqué dans la demande de brevet français 2.298.377 déposé le 27 janvier 1975. L'application au domaine aquacole est cité mrds ne fait l'objet d'aucune description suffisante des moyens à mettre en oeuvre pour obtenir le résultat recherché. A system for sorting objects comprising a percussion system and an electronic sound analysis device associated with an automatic object separation system is claimed in the French patent application 2,298,377 filed on January 27, 1975. The application to Aquaculture field is cited mrds is not the subject of any description sufficient means to implement to achieve the desired result.
La présente invention a précisément pour objet de décrire un dispositif de tri capable d'être intégré dans une chaîne de conditionnement de coquillages, et notamment d'huîtres. Ce dispositif s'appuie sur de nombreuses observations et mesures faites par le Demandeur qui ont mis en évidence une relation entre la qualité du coquillage et la fréquer.ce de résonnance principale. The present invention specifically aims to describe a sorting device capable of being integrated into a shellfish packaging line, including oysters. This device is based on numerous observations and measurements made by the Applicant that have highlighted a relationship between the quality of the shell and the frequent.ce of main resonance.
L'irvention concerne plus précisément un procédé de tri de coquillages mettant en oeuvre l'étude des sons; caractérisé en ce qu'il consiste à filtrer le spectre des fréquences des sons émis par le coquillage soumis à un choc, par au moins un filtre passe-bande, à intégrer l'énergie sur un temps donné et à comparer le signal à une valeur de seuil. The invention relates more specifically to a method of sorting shellfish using the study of sounds; characterized in that it consists in filtering the frequency spectrum of the sounds emitted by the shocked shell, by at least one band-pass filter, to integrate the energy over a given time and to compare the signal with a value threshold.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles:
- la figure 1 illustre schématiquement une première variante de réalisation d'un dispositif de tri conforme à l'invention;
- la figure 2 - illustre schématiquement une seconde variante de réalisation d'un dispositif conforme à l'invention;
- la figure 3 est un schéma illustrant un exemple de réalisation d'un convoyeur adapté à la variante de la figure 2;
- la figure 4 illustre une variante du circuit électronique d'analyse du son;
- les figures 5 et 6 sont des courbes illustrant le procédé mis en oeuvre au moyen du dispositif conforme à l'invention;
- la figure 7 est une autre variante du circuit électronique d'analyse du son;;
- les figures 8 et 9 sont des courbes illustrant le procédé de mise en oeuvre du dispositif conforme à l'invention.The invention will be better understood with the help of the explanations that follow and the attached figures among which:
- Figure 1 schematically illustrates a first embodiment of a sorting device according to the invention;
- Figure 2 - schematically illustrates a second embodiment of a device according to the invention;
- Figure 3 is a diagram illustrating an embodiment of a conveyor adapted to the variant of Figure 2;
FIG. 4 illustrates a variant of the electronic circuit for analyzing the sound;
FIGS. 5 and 6 are curves illustrating the method implemented by means of the device according to the invention;
FIG. 7 is another variant of the electronic circuit for analyzing the sound;
- Figures 8 and 9 are curves illustrating the method of implementation of the device according to the invention.
Pour plus de clarté, les mêmes éIéments portent les mêmes références sur toutes les figures. For the sake of clarity, the same elements carry the same references in all the figures.
Le Déposant a réalisé un certain nombre d'analyses des sons émis par un coquillage, notamment une huître fermée (vivante),.et par le même coquillage ouvert (mort), l'un et l'autre étant soumis, dans des conditions déterminées, à un choc identique. Il a constaté que, si le choc est provoqué sur l'une des valves, si la cavité est ouverte, le son s'en échappe. Cela se traduit par une fréquence de résonnance principale qui est fonction des dimensions du volume en résonnance et de la hauteur de l'ouverture. Pour une huître fermée, la vibration de la cavité est plus faible parce que les deux valves sont bien maintenues l'une contre l'autre, que par conséquent elles ne vibrent pas l'une par rapport à l'autre et que le son ne s'échappe pratiquement pas. The Applicant has carried out a certain number of analyzes of the sounds emitted by a shell, notably a closed oyster (live), and by the same open shell (dead), both being subjected, under certain conditions. , to an identical shock. He found that if the shock is caused on one of the valves, if the cavity is open, the sound escapes. This results in a main resonant frequency which is a function of the resonant volume dimensions and the aperture height. For a closed oyster, the vibration of the cavity is weaker because the two valves are held together, so that they do not vibrate relative to each other and the sound does not vibrate. hardly escapes.
Le procédé de tri conforme à l'invention est caractérisé en ce qutil consiste à étudier le spectre des fréquences de résonnance des coquillages, notamment des huîtres, soumis un à un à un choc. A titre d'exemple, pour une huître fermée, le son obtenu est constitué d'une multitude de fréquence de 1000
Hz à quelques dizaines de KHz dont l'énergie est amortie au bout de 0,5 à 1 milliseconde environ. Pour l'huître ouverte, on obtient le même signal auquel est superposée au moins une fréquence plus forte qui s'amortie au bout de 4 à 6 millisecondes environ.The sorting method according to the invention is characterized in that it consists in studying the spectrum of the resonance frequencies of shells, in particular oysters, subjected one to one to shock. By way of example, for a closed oyster, the resulting sound consists of a multitude of frequencies of 1000
Hz at a few tens of KHz whose energy is damped after about 0.5 to 1 millisecond. For the open oyster, the same signal is obtained on which is superimposed at least one stronger frequency which is depreciated after about 4 to 6 milliseconds.
Dans une première variante illustrée au moyen de la figure 1, l'huître (1) est acheminée sur un convoyeur (2). Lorsqu'elle atteint l'extrémité (A) du convoyeur (2), elle bascule, tombe et vient, suivant une trajectoire (151), percuter un bloc insonore (150), Un détecteur optique (7) est positionné sur la trajectoire (151) et un microphone (8) correctement placé pour capter le son émis lors du choc deVhuître (1) contre le bloc (150). In a first variant illustrated by means of FIG. 1, the oyster (1) is conveyed on a conveyor (2). When it reaches the end (A) of the conveyor (2), it tilts, falls and comes, following a path (151), to strike a soundproof block (150), an optical detector (7) is positioned on the trajectory ( 151) and a microphone (8) correctly placed to pick up the sound emitted during the collision of the eater (1) against the block (150).
Dans cette variante, le convoyeur peut ne comporter qu'une seule bande de transfert (2c) puisque la position de l'huître sur le tapis n'intervient pas. L'essentiel est que l'agencement respectif du convoyeur et du bloc (150) soit tel que l'huître vienne forcément percuter le bloc (150). Celui-ci, selon une caractéristique de l'invention, doit être insonore: le choc de l'huître ne doit pas entraîner de vibration à son niveau. Il peut s'agir d'une plaque en acier inoxydable derrière laquelle est collée un matériau lourd qui absorbe le son, tel que du béton par exemple. In this variant, the conveyor may have only one transfer band (2c) since the position of the oyster on the mat does not intervene. The essential thing is that the respective arrangement of the conveyor and the block (150) is such that the oyster necessarily comes to hit the block (150). The latter, according to a characteristic of the invention, must be insonore: the shock of the oyster must not cause vibration at its level. It can be a stainless steel plate behind which is glued a heavy material that absorbs sound, such as concrete for example.
Le détecteur optique (7) au passage d'une huître (1) déclenche la prise et l'analyse du son. Le signal de sortie du circuit électronique commande le volet (31) de telle sorte que l'huître (1), qui vient de frapper le bloc (150), soit dirigée vers une voie (fl) ou (f2) en fonction du signal sonore analysé. The optical detector (7) at the passage of an oyster (1) triggers the taking and the analysis of the sound. The output signal of the electronic circuit controls the flap (31) so that the oyster (1), which has just hit the block (150), is directed towards a path (fl) or (f2) depending on the signal sound analyzed.
L'énergie sonore captée est amplifiée dans un amplificateur (10), filtrée dans un filtre passe-bandes (11) avant d'être redressée par un redresseur (12) pour être intégrée dans un intégrateur (13). L'une des sorties de l'intégrateur (13) est reliée à l'entrée d'un comparateur (15) pour être comparée à une valeur de seuil (s). Un calculateur (20) reçoit et traite les informations (signaux a, b) fournies respectivement par le comparateur (15), la cellule optique (7), pour commander par un signal (d) un système d'orientation (30) constitué d'un volet (31) conduisant rhuître (1) qui vient d'être choquée vers une voie (fl) ou (f2) en fonction du signal sonore analysé. Un signal de mise à zéro (z) complète le dispositif.The captured sound energy is amplified in an amplifier (10), filtered in a bandpass filter (11) before being rectified by a rectifier (12) to be integrated into an integrator (13). One of the outputs of the integrator (13) is connected to the input of a comparator (15) to be compared with a threshold value (s). A computer (20) receives and processes the information (signals a, b) provided respectively by the comparator (15), the optical cell (7), to control by a signal (d) an orientation system (30) consisting of a flap (31) leading rhiriant (1) which has just been shocked towards a path (fl) or (f2) as a function of the sound signal analyzed. A reset signal (z) completes the device.
Une seconde variante de réalisation d'un dispositif de tri conforme à l'invention est illustrée au moyen de la figure 2. Comme dans le cas précédent, l'exemple choisi est le tri des huîtres mais le procédé mis en oeuvre est valable pour tout type de coquillages, seules les valeurs des paramètres changent. A second embodiment of a sorting device according to the invention is illustrated by means of FIG. 2. As in the previous case, the example chosen is the sorting of the oysters, but the process used is valid for all type of shells, only the values of the parameters change.
Une huître (1) est posée sur un support souple (2) pour ne pas amortir les vibrations. Un exemple d'un tel support est plus particulièrement illustré au moyen de la figure 3. 1l s'agit de deux bandes (2a, 2b) séparées l'une de l'autre d'une distance (d) choisie en fonction de la taille de l'huître (1) pour laisser le passage à l'organe chargé de provoquer un choc sur IhLitre (1). Les deux bandes (2a, 2b) sont entrainées par tout moyen connu autour des deux guides d'entrainement (3, 4) de façor. à ccnstituer un convoyeur qui sert de support souple (2), fonctionnant en continu et sur lequel les huîtres à tester sont positionnées une à une manuellement ou par un système automatique. An oyster (1) is placed on a flexible support (2) to avoid damping vibrations. An example of such a support is more particularly illustrated by means of FIG. 3. These are two strips (2a, 2b) separated from one another by a distance (d) chosen as a function of the size of the oyster (1) to allow passage to the organ responsible for causing a shock on IhLitre (1). The two strips (2a, 2b) are driven by any known means around the two drive guides (3, 4) of facor. to consist of a conveyor which serves as a flexible support (2), operating continuously and on which the oysters to be tested are positioned one by one manually or by an automatic system.
L'huître (1) est positionnée sur le convoyeur (2), concavité er. The oyster (1) is positioned on the conveyor (2), concavity er.
bas, de telle sorte qu'elle se présente dans cette position face à un marteau (5) ccmlr andé par exemple par un électro-aimant, ou un vérin ou tout autre moyen équivalent, lui-mê me actionné par un signal émis par une cellule de détection (7) d'arrivée de Phttre (1) face au m.rteau (5). La vitesse de déplacement de ce dernier est déterminée et maintenue constante. Un microphone (8) capte le son émis lors du choc du marteau (5) sur l'huître (1). Comme dans la variante précédente, l'énergie sonore captée est amplifiée dans un amplificateur (10), filtrée dans un filtre passe-bandes (11) avant d'être redressée par un redresseur (12) pour être intégrée dans un intégrateur (13).L'une des sorties de l'intégrateur (13) est reliée à l'entrée d'un comparateur (15) pour être comparée à une valeur de seuil (s). Un calculateur (20) reçoit et traite les informations (signaux a, b) fournies respectivement par le comparateur (15), la cellule optique (7), pour commander, à partir des signaux (c, d), respectivement ltélectro-aimant (6) et un système d'orientation (30) constitué d'un volet (31) conduisant l'huître (1) qui vient d'être choquée vers une voie ou l'autre en fonction du signal sonore analysé. Un signal de mise à zéro (z) complète le dispositif.base, so that it is in this position in front of a hammer (5) creed for example by an electromagnet, or a jack or any other equivalent means, itself actuated by a signal emitted by a detection cell (7) of arrival of Phttre (1) facing the matrix (5). The speed of movement of the latter is determined and kept constant. A microphone (8) picks up the sound emitted during the impact of the hammer (5) on the oyster (1). As in the previous variant, the sound energy captured is amplified in an amplifier (10), filtered in a bandpass filter (11) before being rectified by a rectifier (12) to be integrated into an integrator (13) One of the outputs of the integrator (13) is connected to the input of a comparator (15) to be compared with a threshold value (s). A computer (20) receives and processes the information (signals a, b) supplied respectively by the comparator (15), the optical cell (7), to control, from the signals (c, d), respectively the electromagnet ( 6) and an orientation system (30) consisting of a flap (31) leading the oyster (1) which has just been shocked to one way or the other depending on the sound signal analyzed. A reset signal (z) completes the device.
Dans les deux variantes précédemment décrites, le filtre passebande (11) est un filtre de 800 Hz à 2000 Hz et l'intégrateur (13) intègre l'énergie sur un temps de 4 à 5 millisecondes. Plus le signal est fort, plus l'huître est ouverte. Entre urie huître fermée et une huître ouverte, or. obtient des rapports de niveau de l'ordre de trois à quatre. In the two variants previously described, the bandpass filter (11) is a filter of 800 Hz at 2000 Hz and the integrator (13) integrates the energy over a time of 4 to 5 milliseconds. The stronger the signal, the more the oyster is open. Between a closed oyster and an open oyster, gold. gets level reports in the order of three to four.
Cette solution qui présente l'avantage d'être simple peut être mise en oeuvre pour un grand nombre de population de coquillages, notamment dhcîtres. Cependant, elle peut présenter des inconvénients dans certains cas comme, par exemple, lorsque le choc se produit sur une partie de l'hLître (1) recouverte d'un petit coquillage parasite qui se brise, ou par une algue, ou un empilage d'écailles imbibées d'eau, en résumé, d'une matière étrangère à l'huître elle-même. Cette matière en effet peut absorber le choc et le son obtenu sur une huître ouverte peut redescendre à un niveau identique à celui d'une huître fermée.On pallie cet inconvénient en répétant plusieurs fois la mesure sur une même huître et en faisant une moyenne sur les résultats de mesure: c'est alors cette moyenne qui est comparée à un seuil déterminé. This solution has the advantage of being simple can be implemented for a large number of shellfish population, including dhctres. However, it may have disadvantages in certain cases, such as, for example, when the impact occurs on a part of the hull (1) covered with a small parasitic shell that breaks, or with an alga, or a stack of scales soaked with water, in short, a matter foreign to the oyster itself. This material indeed can absorb the shock and the sound obtained on an open oyster can descend to a level identical to that of a closed oyster. This disadvantage is overcome by repeating the measurement several times on the same oyster and averaging the measurement results: it is then this average that is compared to a determined threshold.
Une variante de réalisation du circuit électronique est illustrée au moyen de la figure 4. Celui-ci est caractérisé dans ce cas, par la mise en oeuvre, à la sortie de l'amplificateur (10), d'une pluralité de N filtres passebandes (1 la, llb... 11N) montés en parallèle. (N) est un nombre entier au moins égal à deux. Chaque filtre passe une fraction du spectre entre 500 Hz et 2500
Hz, et ceci de manière décalée. La sortie de chaque filtre (lla) à (11N) est reliée à un redresseur respectivement référencé (12a) à (12N) suivi d'un intégrateur (13a) à (13N) On obtient ainsi les N valeurs de tension (V) (Va, Vb,
Vc, VN) correspondant aux N énergies ainsi intégrées.Le calculateur (200) détermine si l'une des énergies est beaucoup plus élevée que la somme de toutes les autres, ce qui indique la présence d'une résonnance principale d'une huître ouverte. Les figures 5 et 6- montrent les courbes de la tension (V) en fonction de la fréquence pour une huître fermée (figure 5) et pour une huître ouverte (figure 6) où l'on trouve une tension (Vi) supérieure à un seuil déterminé, l'huître alors est réputée ouverte et donc rejetée.An alternative embodiment of the electronic circuit is illustrated by means of FIG. 4. This is characterized in this case by the implementation, at the output of the amplifier (10), of a plurality of N passband filters. (1a, 11b ... 11N) mounted in parallel. (N) is an integer of at least two. Each filter passes a fraction of the spectrum between 500 Hz and 2500
Hz, and this in a staggered manner. The output of each filter (11a) to (11N) is connected to a rectifier respectively referenced (12a) to (12N) followed by an integrator (13a) to (13N). The N voltage values (V) are thus obtained ( Va, Vb,
Vc, VN) corresponding to the N energies thus integrated. The calculator (200) determines if one of the energies is much higher than the sum of all the others, which indicates the presence of a main resonance of an open oyster. . Figures 5 and 6 show the curves of the voltage (V) as a function of frequency for a closed oyster (Figure 5) and for an open oyster (Figure 6) where there is a voltage (Vi) greater than one determined threshold, the oyster then is deemed open and therefore rejected.
L'avantage de cette variante du circuit électronique conforme à l'invention par rapport au circuit représenté sur les figures 1 et 2, est que la force du choc n'est plus un facteur déterminant. The advantage of this variant of the electronic circuit according to the invention with respect to the circuit shown in Figures 1 and 2 is that the force of the shock is no longer a determining factor.
La figure 7, complétée par les figures 8 et 9, illustre une autre variante d'un circuit électronique conforme à l'invention. L'amplificateur (10) est relié à un filtre passe-bandes (111)-suffisamment large pour récupérer la résonnance de la cavité, soit par exemple de 500 Hz à 2500 Hz. La sortie du filtre (111) est reliée, via un redresseur (12 > , à un convertisseur analogique/numérique (70) lui-même relié à un calculateur (300). Ce dernier, conformément à l'invention, relève le niveau du signal (V) en fonction du temps (t), depuis son apparition lors du choc jusqu'à sa disparition, soit au bout de 5 millisecondes environ.Comme le montrent les deux courbes "V = représentées sur la figure 8 pour une huître fermée et sur la figure 9 pour une huître ouverte, il s'agit d'une fonction exponentielle "V = V0.exponentiel(-t/t0 > " où (VO) représente l'amplitude au début du choc, (t) le temps, (to) la constante de temps qui est inférieure à 0,5 ms pour une huître fermée, et de l'ordre de 3 ms pour une huître ouverte. A partir de cette série de nombres, le calculateur (300) va déterminer le coefficient (to) qui donne la fonction exponentielle la plus proche. Pour cela, on utilise la formule suivante:
to = (S3 - S1S1/N)/(S2 - S1S7/N)
N = nombre de valeurs mesurées.FIG. 7, supplemented by FIGS. 8 and 9, illustrates another variant of an electronic circuit according to the invention. The amplifier (10) is connected to a bandpass filter (111) which is sufficiently wide to recover the resonance of the cavity, for example from 500 Hz to 2500 Hz. The output of the filter (111) is connected, via a rectifier (12), to an analog / digital converter (70) itself connected to a computer (300) which, according to the invention, raises the level of the signal (V) as a function of time (t), from its appearance during the shock to its disappearance, or after about 5 milliseconds. As shown by the two curves "V = shown in Figure 8 for a closed oyster and in Figure 9 for an open oyster, it is is an exponential function "V = V0.exponential (-t / t0>" where (VO) represents the amplitude at the beginning of the shock, (t) the time, (to) the time constant which is less than 0.5 ms for a closed oyster, and of the order of 3 ms for an open oyster From this series of numbers, the calculator (300) will determine the coefficient (to) which gives the closest exponential function. For this, we use the following formula:
to = (S3-S1S1 / N) / (S2-S1S7 / N)
N = number of measured values.
53 = somme de 1 à N des (t12). 53 = sum of 1 to N of (t12).
S1 = somme de 1 à N des (ti). S1 = sum of 1 to N of (ti).
= = somme de 1 à N des (tiLogVi). = = sum of 1 to N of (tiLogVi).
S7 = somme de 1 à N des (LogVi). S7 = sum of 1 to N of (LogVi).
Ce (to) est comparé à un seuil qui permet de trier les bonnes huîtres des mauvaises. This (to) is compared to a threshold that allows you to sort the good oysters from the bad ones.
Le dispositif de tri de coquillages selon l'invention trouve son application dans le domaine aquacole, notamment au niveau des chaines de conditionnement des coquillages et plus particulièrement des huîtres. The shellfish sorting device according to the invention finds its application in the aquaculture field, particularly in terms of shellfish packaging chains and more particularly oysters.
Claims (10)
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