WO2000036411A1 - Procede non-destructif d'evaluation et de selection de produits selon leurs qualites et dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procede - Google Patents

Procede non-destructif d'evaluation et de selection de produits selon leurs qualites et dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procede Download PDF

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WO2000036411A1
WO2000036411A1 PCT/FR1999/003155 FR9903155W WO0036411A1 WO 2000036411 A1 WO2000036411 A1 WO 2000036411A1 FR 9903155 W FR9903155 W FR 9903155W WO 0036411 A1 WO0036411 A1 WO 0036411A1
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analyzed
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egg
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PCT/FR1999/003155
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Inventor
Christian Kalmar
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Christian Kalmar
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/02—Food
    • G01N33/08—Eggs, e.g. by candling

Definitions

  • the present invention relates to the field of quality control of ovoid products and more particularly of eggs, and relates to a new non-destructive process for evaluating and selecting products or objects according to their qualities as well as a device for implementing this method.
  • quality controls With the appearance of new production standards that are more and more restrictive, quality controls have become essential today and are multiplying at all levels in most industrial fields.
  • a particularly critical example is that of the detection and elimination of cracked eggs, which will crack later, or which are dirty (traces of faeces or blood on the shell which may indicate a bacterial or viral disease of the hen) .
  • some damaged or malformed eggs have cracks in their shells that are deep enough to allow bacteria and other pathogenic germs to enter and develop there.
  • the shell of an egg is generally not uniform.
  • one observes by transparency an eggshell one observes more or less clear spots or transparent lines corresponding to lines which are sometimes called pencil lines or claw strokes.
  • lines which are sometimes called pencil lines or claw strokes.
  • two or more of these lines cross, the poultry farmers say that the egg has a star.
  • a first method consists in rolling the egg to be tested in a corridor where a set of signal generators (ultrasonic transducers) vibrates the egg. Opposite this set are sensors (ultrasonic microphones) which detect the signals emitted. The signals are analyzed and a quality coefficient is assigned to each egg tested.
  • signal generators ultrasonic transducers
  • sensors ultrasonic microphones
  • Another method of analysis plans to strike the egg rotated on a conveyor belt by a set of metallic balls levitating in a magnetic field. Each ball hits the egg three times. Four balls hit the egg on the left, then four balls hit the egg in the middle, then four balls hit the egg on the right side. All these shocks are analyzed and a quality coefficient is assigned to each egg.
  • a third method uses a small power laser to emit a ray of light on the egg to be analyzed. Instant heating causes a small thermal shock which turns into a wave echo. The signal is analyzed; a quality coefficient is also assigned to each egg tested.
  • the object of the present invention is to provide a method which overcomes the above-mentioned drawbacks as well as the device for its implementation.
  • FIG. 1 shows a simplified top view of connection of the elements of the device for the implementation of the method of the present invention
  • FIG. 2 shows a front view of the wave analysis device
  • FIG. 3 shows a top view of the wave analysis device
  • FIG. 5 represents an idealized response curve of a wave measurement for obtaining parameters relating to the product analyzed, and;
  • FIG. 1 represents a simplified top view of the entire device 1 comprising the wave analysis device 2 and the optical analysis device 3 connected to microprocessors ⁇ P and to a central microprocessor ⁇ PC so as to work in synergy together .
  • FIG. 1 represents a top view of the whole of the device 1, the various constituent elements of the latter, namely, the wave analysis devices 2 and the optical analysis device 3 are represented in views in lateral elevations for reasons of clarity.
  • FIG. 4 shows precisely the preferred arrangement of the various elements of said optical analysis device 3, these being present in FIG. 1 only to illustrate the diagram thereof. connection in principle with the other elements of the device 1.
  • the method of the present invention applies to all ovoid products or objects whose quality is capable of being determined in this way.
  • the method according to the present invention is characterized in that the products or objects 5 to be analyzed consist of eggs 5, in particular, chicken eggs 5.
  • the method described below will be applied to the control of eggs 5 without this being any limitation.
  • the method of the present invention is characterized in that the wave measurements are carried out by carrying out a succession of impacts, at high frequency, at different locations on the periphery or on the external surface of the product or the object 5 to analyze and acquire the waves resulting from said impacts.
  • the duration of a measurement for a chicken egg is between 30 ms and 100 ms, a series comprising ten measurements lasting approximately 300 ms.
  • the egg 5 to be analyzed can, for example, move by turning around its longitudinal axis, the wave analysis device 2 following the egg 5 at the advancement speed of the latter up to at the completion of the last measurement.
  • the wave measurements are made by means of the wave analysis device 2 described in more detail below.
  • the trace on the shell of the egg 5 analyzed from the different impact locations of the wave measurements represents a circle, all the points of which are at a constant distance from one of the poles of the egg 5. In such a way essential, the distances a, b, c, in figure 3 remain constant while the measurements are made on the egg 5.
  • the wave analysis device 2 returns to its initial position to start a new measurement series on another egg 5.
  • This return can be done by any sufficiently rapid mechanical means robust and reliable, for example, by means of an assembly of the connecting rod-crank type or of a rotary cam-return spring assembly ensuring a reciprocating movement to the measuring assembly.
  • the distance traveled by the egg 5 and the measuring instruments is of the order of 3 to 4 cm.
  • the wave analysis device 2 follows precisely the egg 5 over approximately two thirds of its course, the remaining third allowing said wave analysis device 2 to return to its initial position and to position itself on the next egg 5 .
  • the average distance between two consecutive eggs 5 is of the order of
  • the results of the wave measurements are transferred to a microprocessor ⁇ P via an amplifier A (cf. FIG. 1).
  • the ⁇ P microprocessor establishes a signature for each level. After a certain number of steps, it performs a processing of the series of signatures obtained and the transforms into a series of corresponding parameters (hardness of the shell, size, resonance, age of the egg ).
  • the curve in FIG. 5 gives a simplified example of recording the intensity of a wave (acoustic) response as a function of time.
  • the starting point tn of the curve corresponds to the start of the tilting of the means 4 for forming the shock wave.
  • time ti After the shock and a certain latency time, there is observed at time ti a first minimum mj whose value makes it possible to deduce the resistance of the shell of the product (of egg 5) analyzed.
  • the time t2 ⁇ tQ between the start of the tilting and the first maximum M ⁇ makes it possible to deduce the size of the egg 5 analyzed.
  • the values of the other extrema are also stored in memory and likewise serve to determine other quality parameters of the egg tested 5 (statistical principle known as "des targets "or” barycenters "using the Bayles formula).
  • the parameters obtained are then transferred to a central microprocessor ⁇ PC which stores them, if necessary, in a memory until the final processing allowing, with the parameters obtained by the other microprocessors ⁇ P, to assign a final grade of quality to the egg 5 examined according to the weighting of the various criteria of intermediate qualities, which weighting can be defined empirically or directly by entering the data from the specifications of the producer.
  • the curve in FIG. 6 gives a simplified example of recording the intensity of an optical measurement response as a function of time.
  • the peak P represents a maximum (passage) of light while the trough C corresponds to a minimum (absorption) of light.
  • a thresholding process applied to the lines obtained consists in analyzing each line, one after the other, and in determining the existence of any excess or lack of light on the three colors.
  • the maximum or peak P on the curve of FIG. 6 therefore corresponds to a defect favoring the passage of light through the shell of the egg 5 (hole, micro-crack, etc.) while the minimum or hollow C corresponds to a defect favoring the absorption of light (dirt, stains, inclusion ...) on the shell or in the egg 5.
  • peaks P or such hollows C l ' egg 5 could be declared "good".
  • an average value is also obtained for the three basic colors, which makes it possible to determine the color of the egg 5 analyzed.
  • the color of egg 5 can be used as a quality factor and therefore serve as a selection criterion.
  • the optical measurements being carried out twice, once by reflection and once by transparency, two images of the complete surface of the egg 5 are obtained. This makes it possible in particular to determine whether a spot present on one or both images corresponds to a defect which is located inside or outside the shell of the egg 5. It is known, in fact, that an image remaining in a fixed zone during the rotation of the egg 5 during several successive measurements corresponds to an inclusion while a moving image corresponds to a stain on the egg shell 5. To determine whether the defect is outside or inside the egg 5 (external soiling or stain of blood in the egg), the presence of the stain characterizing the defect is observed on the photographs obtained by reflection and by transparency.
  • a stain at the same time present on the two types of pictures means that the defect is an external stain (dirt on the shell) while a blood stain in the egg 5 will not make appear a stain on the pictures obtained by reflection .
  • the step of correlation of the optical and wave signatures obtained consists in transforming the series of measurements into parameters then in superimposing the signals of said signatures by means of a processing of the signal so as to obtain a resulting image for each series of measurements and to deduce the degree of quality of the product analyzed.
  • the correlation is done via an inference engine 0 + which, depending on the first and second series of parameters obtained (knowledge in the sense of the inference engine) and in the ambiguity zones - i.e. the transition zones between two consecutive quality levels (for example between good and very good) - makes a decision as to the quality level ultimately awarded to the egg 5.
  • the correlation could possibly even specify the nature of the defect of the egg 5 analyzed (dirt or crack).
  • the present invention also relates to a device 1 for implementing the method as described above.
  • a device 1 for implementing the method as described above.
  • Such a device 1 consists of:
  • the wave analysis device 2 comprises a first means 4 for forming a shock wave on the outer surface of the product 5 to be analyzed as well as a second means 6 for acquiring the wave resulting from the impact on said product 5 to be analyzed (for greater clarity the means 6 has not been shown in FIG. 2).
  • the means 4 for forming the shock wave is preferably constituted by an elongated part 7 provided with an impact means 8 at one of its ends 9, said elongated part 7 being mounted so as to be able to oscillate around d 'a position of equilibrium around an axis of rotation 10.
  • the elongated part 7 can be made of a metal wire partially covered by a damping synthetic material, for example, neoprene.
  • the impact means 8 of the means 4 for forming the shock wave has a V-shaped structure 11.
  • This V-shaped structure 11 will strike the periphery or outer surface of the egg 5 to be analyzed in several different places so as to obtain a series of micro-shocks and a series of very clear and pure resulting echoes.
  • the structure As part of a quality control of 5 chicken eggs, the structure
  • V shape of the impact means 8 advantageously has a mass between 2 g and 4 g, preferably equal to around 2.8 g. Thus, any risk of deterioration, even minimal, of the egg 5 to be tested is completely excluded.
  • the other end 9 ′ of the elongated part 7 of the means 4 for forming the shock wave comprises at least one magnetic element 12 intended to collaborate with another magnetic element 13 for the formation of the movement oscillating of the elongated part 7 around an equilibrium position and around an axis of rotation 10.
  • FIG. 2 and 3 shows that the elongated part 7 of the means 4 for forming the shock wave is provided, at its opposite end 9 'to that comprising the impact means 8, a magnet (NS) 12 attracted or repelled by at least one other magnet (NS) 13 in movement.
  • NS magnet
  • the elongated part 7 of the means 4 for forming the shock wave comprises at its opposite end 9 ′ to that comprising the impact means 8, a magnet 12 attracted or repelled by at least one another magnet 13 mounted on a rotary axis 14, for example the rotary axis 14 of a motor 15.
  • the motor 15 used can be an electric motor having an adjustable speed of rotation.
  • the rotation of the North-South poles (NS) of the magnet (s) 13 driven by the motor 15 communicates, in a simple, reliable and efficient manner, a high frequency oscillatory movement to the magnet 12 fixed at the end 9 'of the elongated part 7 which can tilt around the axis 10, and therefore also by means of impact 8 located at the other end 9.
  • the amplitude of the tilting movement of the elongate part 7 around the axis 10 can advantageously be limited by one or more stops 16, for example neoprene strips as can be seen in FIG. 2.
  • the means 6 for acquiring the wave resulting from the impact on said product 5 to be analyzed can be any wave sensor, for example a sound sensor such as at least one conventional microphone 17, placed nearby, c that is to say about 1 cm from the impact means 8 which is always located above the egg 5.
  • a sound sensor such as at least one conventional microphone 17, placed nearby, c that is to say about 1 cm from the impact means 8 which is always located above the egg 5.
  • At least two electret microphones 17 are used to detect the vibrations transmitted by the air.
  • at least two laser vibration sensors can be used.
  • the wave sensors are placed on either side of the impact means 8 causing the stimulation of the egg 5 (cf. FIG. 3).
  • the vibration sensors are put in differential mode so as to obtain a better resolution of the signal and therefore a better definition of the quality of the shell.
  • the measured signal ends up in the central microprocessor ⁇ PC which provides a value for the quality of the egg 5 and its shell using fuzzy logic algorithms.
  • the optical analysis device 3 by alternating reflection and transparency consists of at least one fast photonumeric device 18 of the CCD camera type combined with at least one light source 19 working at high frequency.
  • a light source 19 can be a strobe, a conventional flash or the like.
  • the light beam follows the movement of the objects 5 to be lit and is repositioned after the measurement for the next object 5.
  • the device 1 according to the present invention is characterized in that it comprises at least two synchronized optical analysis devices 3. This synchronization takes place via a set of means m controlled by a microprocessor ⁇ P as symbolized in FIG. 1.
  • each image of the egg 5 is taken twice in a very brief interval: the first image obtained will represent the egg 5 seen by transparency, the egg 5 being lit by the lower light source 19; the second image will represent the egg 5 seen by reflection, the egg being lit by the upper light source 19 (cf. figure 4).
  • each egg 5 is photographed at least five times.
  • the succession of images obtained by transparency makes it possible to determine the quality of the shell (search for stitching, star %) as well as the presence of inclusions (spots remaining in the same area during rotation).
  • the second series of images makes it possible to determine the quality of coloring of the shell as well as the search for stains of dirt on the egg 5.
  • each optical analysis device 3 performs a series of readings of optical signals which are transferred to a microprocessor ⁇ P via an analog / digital converter A N.
  • a microprocessor ⁇ P specific to the wave analysis device 2 establishes a signature for each level. After a certain number of steps, it performs a processing of the series of signatures obtained and transforms them into a series of corresponding parameters. These parameters are then transferred to the central microprocessor ⁇ PC which stores them, if necessary, in a memory until the final processing allowing, with the parameters obtained by the other microprocessors ⁇ P to assign a quality score to the egg 5 examined.
  • Different sensors are placed on the egg drive chain 5 as well as on the mobile wave analysis device 2 so as to allow synchronization of the assembly.
  • the computerized data processing unit consists of the central microprocessor ⁇ PC which correlates the parameters processed and classifies the egg 5 analyzed in a quality category predefined by the producer.
  • the digital output signal S, to a bus, of this comparison unit then makes it possible to carry out all kinds of operations intended to translate the classification of the quality of the egg 5 (elimination, marking, grouping, storage, packaging. ..).
  • a position sensor 20 (FIG. 1) triggers and synchronizes the acquisition of the data.
  • the present invention therefore provides a simple and inexpensive method to implement making it possible to ensure very effective control (reliability greater than 95%) of the quality of products or objects 5, in particular of eggs 5 and in particular of '5 chicken eggs.
  • the method of the present invention makes it possible in particular to assess the following quality criteria: presence and extent of soiling and / or inhomogeneities (general appearance, shape, color %), presence and extent of damage (micro-cracks, cracks, holes %) on the egg shell 5 and presence and importance of inclusions in the inside of egg 5 (traces of blood, deformities, foreign bodies ).

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Abstract

La présente invention concerne un procédé pour l'évaluation et la sélection de produits ou d'objets selon leurs qualités ainsi qu'un dispositif (1) pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Un tel procédé est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à: opérer une série de mesures ondulatoires de manière à obtenir une série de signatures ondulatoires traitées pour fournir une première série de paramètres desdits produits ou objets (5) à analyser; opérer une série de mesures optiques de manière à obtenir une série de signatures optiques traitées pour fournir une seconde série de paramètres desdits produits ou objets (5) à analyser; corréler lesdites première et seconde séries de paramètres de façon à déterminer un facteur de qualité pour chaque produit ou objet (5) analysé; et différencier les produits ou objets (5) analysés selon les facteurs de qualité obtenus.

Description

Procédé non-destructif d'évaluation et de sélection de produits selon leurs qualités et dispositif pour la mise en œuvre d'un tel procédé
La présente invention concerne le domaine du contrôle de la qualité de produits ovoïdes et plus particulièrement d'oeufs, et a pour objet un nouveau procédé non-destructif d'évaluation et de sélection de produits ou d'objets selon leurs qualités ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Avec l'apparition de nouvelles normes de production de plus en plus contraignantes, les contrôles en matière de qualité sont devenus de nos jours incontournables et se multiplient à tous les niveaux dans la plupart des domaines industriels.
Ces contrôles permettent d'assurer une plus grande sécurité au consommateur et lui garantissent un produit de qualité sans cesse améliorée et de plus en plus constante.
De nombreux produits, notamment ceux destinés à l'alimentation ou aux soins de l'homme ou des animaux, doivent satisfaire à des contraintes d'ordres techniques, mais également à des dispositions réglementaires très strictes en matière d'hygiène et de santé. De plus, ces réglementations ont tendance à devenir de plus en plus contraignantes.
Un exemple particulièrement critique est celui de la détection et de l'élimination d'oeufs fêlés, qui vont se fêler ultérieurement, ou qui sont sales (traces de fèces ou de sang sur la coquille pouvant indiquer une maladie bactérienne ou virale de la poule). En effet, certains oeufs endommagés ou malformés présentent dans leurs coquilles des fissures assez profondes pour permettre aux bactéries et autres germes pathogènes de s'y introduire et de s'y développer.
La coquille d'un oeuf n'est en général pas uniforme. Lorsqu'on observe par transparence une coquille d'oeuf, on observe des taches plus ou moins claires ou des lignes transparentes correspondant à des traits que l'on appelle parfois traits de crayon ou coups de griffe. Lorsque deux ou plusieurs de ces lignes se croisent les aviculteurs disent que l'oeuf possède une étoile.
Les oeufs qui ont une étoile dans leurs coquilles ont de fortes chances de se briser pendant le transport. Pour détecter ces oeufs, ceux-ci passent sur une table de mirage où une série de lampes éclairant les oeufs permet leur observation par transparence. Cependant, ce type de défaut reste difficilement repérable à l'oeil nu, de sorte qu'un contrôle manuel dépend surtout de l'expérience du contrôleur. Il en résulte que ce type de contrôle peut trop facilement devenir aléatoire, fastidieux et onéreux à mettre en oeuvre même pour des petits producteurs. Le risque d'une élimination incomplète des oeufs défectueux par un contrôle manuel peut ainsi être intolérablement élevé.
En ce qui concerne la détection automatisée des micro-fissures dans les coquilles d'oeufs, plusieurs procédés sont actuellement utilisés :
Un premier procédé consiste à faire rouler l'oeuf à tester dans un couloir où un ensemble de générateurs de signaux (transducteurs à ultrasons) met l'oeuf en vibration. A l'opposé de cet ensemble se situent des capteurs (micros à ultrasons) qui détectent les signaux émis. Les signaux sont analysés et un coefficient de qualité est attribué à chaque oeuf testé.
Un autre procédé d'analyse prévoit de frapper l'oeuf mis en rotation sur une bande transporteuse par un ensemble de billes métalliques en lévitation dans un champ magnétique. Chaque bille frappe trois fois l'oeuf. Quatre billes frappent l'oeuf à gauche, puis quatre billes frappent l'oeuf au milieu, puis quatre billes frappent l'oeuf sur le côté droit. Tous ces chocs sont analysés et un coefficient de qualité est attribué à chaque oeuf. Un troisième procédé utilise un petit laser de puissance pour émettre un rayon de lumière sur l'oeuf à analyser. L'échauffement instantané provoque un petit choc thermique qui se transforme en écho ondulatoire. Le signal est analysé ; un coefficient de qualité est également attribué à chaque oeuf testé.
Tous les procédés automatisés sont basés sur le même principe, à savoir, stimuler l'oeuf par une impulsion ou une série d'impulsions puis enregistrer la réponse oscillatoire de l'oeuf. Toutefois, ceux-ci ne sont pas satisfaisants. En effet, le premier procédé décrit n'est pas assez sensible et fiable dans la mesure où il possède encore une marge d'erreur parfois supérieure à 25 % en ce qui concerne les oeufs défectueux non détectés. Le second et le troisième ont une bonne sensibilité mais fissurent les oeufs (impacts de billes en acier ou du laser).
De plus, aucun de ces systèmes ne détecte le piquage des oeufs, c'est- à-dire les trous minuscules dus aux coups de bec de poules. Pour détecter le piquage et les oeufs sales, certains producteurs utilisent des caméras pour observer la surface des oeufs. Cependant, ces dispositifs ne détectent pas les micro-fissures et difficilement les petits trous au niveau des pôles. Par ailleurs, la qualité et le prix de vente d'un oeuf dépendent également de la qualité de son contenu qui n'est pas non plus facilement analysable.
Il existe donc un besoin de déterminer, d'une manière simple et avec une fiabilité élevée (supérieure à 95 %), la présence de défauts sur les coquilles d'oeuf, notamment la présence de taches, de trous, de micro-fissures, ainsi que la qualité de son contenu de manière, notamment, à éviter les intoxications dues à des oeufs contaminés par des germes. Un tel procédé de détection doit être simple et peu onéreux à mettre en oeuvre et permettre au producteur de garantir une qualité constante de sa production et de vendre ses oeufs au meilleur prix.
La présente invention a pour but de fournir un procédé palliant les inconvénients précités ainsi que le dispositif pour sa mise en oeuvre.
A cet effet, elle a pour objet un procédé non-destructif d'évaluation et de sélection de produits ou objets ovoïdes, notamment des oeufs, selon leurs qualités, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
- opérer une série de mesures ondulatoires de manière à obtenir une série de signatures ondulatoires traitées pour fournir une première série de paramètres desdits produits ou objets à analyser,
- opérer une série de mesures optiques de manière à obtenir une série de signatures optiques traitées pour fournir une seconde série de paramètres desdits produits ou objets à analyser,
- corréler lesdites première et seconde séries de paramètres de façon à déterminer un facteur de qualité pour chaque produit ou objet analysé, et,
- différencier les produits ou objets analysés selon les facteurs de qualité obtenus.
L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
- la figure 1 représente une vue de dessus simplifiée de connexion des éléments du dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de la présente invention ;
- la figure 2 représente une vue de face du dispositif d'analyse ondulatoire ;
- la figure 3 représente une vue de dessus du dispositif d'analyse ondulatoire ;
- la figure 4 représente une vue en élévation latérale des éléments du dispositif d'analyse optique ; - la figure 5 représente une courbe de réponse idéalisée d'une mesure ondulatoire pour l'obtention de paramètres relatifs au produit analysé, et ;
- la figure 6 représente une courbe de réponse idéalisée d'une mesure optique pour l'obtention de paramètres relatifs au produit analysé ; Les figures 1 à 4 montrent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation du procédé et du dispositif 1 pour la mise en oeuvre du procédé, conformes à la présente invention. La figure 1 représente une vue de dessus simplifiée de l'ensemble du dispositif 1 comprenant le dispositif d'analyse ondulatoire 2 et le dispositif d'analyse optique 3 reliés à des microprocesseurs μP et à un microprocesseur central μPC de manière à travailler en synergie ensemble. Alors que la figure 1 représente une vue de dessus de l'ensemble du dispositif 1, les différents éléments constitutifs de ce dernier, à savoir, les dispositifs d'analyse ondulatoire 2 et le dispositif d'analyse optique 3 sont représentés dans des vues en élévations latérales pour des raisons de clarté. Pour la mesure optique de l'oeuf 5 on se référera à la figure 4 qui montre précisément la disposition préférée des différents éléments dudit dispositif d'analyse optique 3, ceux-ci n'étant présents sur la figure 1 que pour en illustrer le schéma de connexion de principe avec les autres éléments du dispositif 1.
Le procédé selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
- opérer une série de mesures ondulatoires de manière à obtenir une série de signatures ondulatoires traitées pour fournir une première série de paramètres desdits produits ou objets 5 à analyser,
- opérer une série de mesures optiques de manière à obtenir une série de signatures optiques traitées pour fournir une seconde série de paramètres desdits produits ou objets 5 à analyser,
- corréler lesdites première et seconde séries de paramètres de façon à déterminer un facteur de qualité pour chaque produit ou objet 5 analysé, et,
- différencier les produits ou objets 5 analysés selon les facteurs de qualité obtenus.
Bien entendu, le procédé de la présente invention s'applique à tous les produits ou objets 5 ovoïdes dont la qualité est susceptible d'être déterminée de cette façon. De manière préférentielle, le procédé conforme à la présente invention est caractérisé en ce que les produits ou objets 5 à analyser consistent en des oeufs 5, en particulier, en des oeufs 5 de poule. Pour des raisons de simplification, le procédé décrit ci-après sera appliqué au contrôle des oeufs 5 sans qu'il s'agisse là d'une quelconque limitation. Selon un mode de réalisation, le procédé de la présente invention est caractérisé en ce que les mesures ondulatoires sont effectuées en réalisant une succession d'impacts, à fréquence élevée, à différents endroits de la périphérie ou de la surface extérieure du produit ou de l'objet 5 à analyser et à acquérir les ondes résultantes desdits impacts. A titre d'exemple, la durée d'une mesure pour un oeuf 5 de poule est comprise entre 30 ms et 100 ms, une série comportant une dizaine de mesures durant environ 300 ms.
Pour réaliser les mesures ondulatoires, l'oeuf 5 à analyser peut, par exemple, se déplacer en tournant autour de son axe longitudinal, le dispositif d'analyse ondulatoire 2 suivant l'oeuf 5 à la vitesse d'avancement de ce dernier jusqu'à la réalisation de la dernière mesure. Les mesures ondulatoires se font par l'intermédiaire du dispositif d'analyse ondulatoire 2 décrit plus en détail ci-après. De manière préférentielle, le tracé sur la coquille de l'oeuf 5 analysé des différents endroits d'impacts des mesures ondulatoires représente un cercle dont tous les points sont à une distance constante de l'un des pôles de l'oeuf 5. De manière essentielle, les distances a, b, c, sur la figure 3 restent constantes pendant que les mesures sont faites sur l'oeuf 5.
La dernière mesure d'une série étant effectuée, le dispositif d'analyse ondulatoire 2 retourne à sa position initiale pour commencer une nouvelle série de mesure sur un autre oeuf 5. Ce retour peut se faire par tout moyen mécanique suffisamment rapide robuste et fiable, par exemple, par l'intermédiaire d'un ensemble du type bielle-manivelle ou d'un ensemble came rotative-ressort de rappel assurant un mouvement de va-et-vient à l'ensemble de mesure. A titre indicatif, et pour une série de mesure durant environ 300 ms, la distance parcourue par l'oeuf 5 et les instruments de mesure est de l'ordre de 3 à 4 cm.
Le dispositif d'analyse ondulatoire 2 suit avec précision l'oeuf 5 sur environ les deux tiers de son parcours, le tiers restant permettant audit dispositif d'analyse ondulatoire 2 de retourner à sa position initiale et de se positionner sur l'oeuf 5 suivant. La distance moyenne entre deux oeufs 5 consécutifs est de l'ordre de
5 cm et peut varier en fonction de la vitesse et du type de la machine. Dans ce cas, il suffit de modifier le rapport de temps entre l'aller et le retour.
Entre deux séries consécutives de mesures de deux oeufs 5 consécutifs, les résultats des mesures ondulatoires sont transférés à un microprocesseur μP par l'intermédiaire d'un amplificateur A (cf. figure 1). Le microprocesseur μP établit une signature pour chaque échelon. Après un certain nombre d'échelons, il effectue un traitement de la série de signatures obtenue et la transforme en une série de paramètres correspondants (dureté de la coquille, taille, résonance, âge de l'oeuf...).
La courbe de la figure 5 donne un exemple simplifié de l'enregistrement de l'intensité d'une réponse ondulatoire (acoustique) en fonction du temps. Le point de départ tn de la courbe correspond du début du basculement du moyen 4 de formation de l'onde de choc. Après le choc et un certain temps de latence, on observe à l'instant ti un premier minimum mj dont la valeur permet de déduire la résistance de la coquille du produit (de l'oeuf 5) analysé. Le temps t2~tQ entre le début du basculement et le premier maximum M\ permet de déduire la taille de l'oeuf 5 analysé.
Les valeurs des autres extréma (nr?, 1T13... ; M2, M3...) sont également stockées en mémoire et servent de même à déterminer d'autres paramètres de qualité de l'oeuf 5 testé (principe statistique dit "des cibles" ou "des barycentres" employant la formule de Bayles). Le paramètres obtenus sont ensuite transférés à un microprocesseur central μPC qui les stocke, si nécessaire, dans une mémoire jusqu'au traitement final permettant, avec les paramètres obtenus par les autres microprocesseurs μP, d'attribuer une note finale de qualité à l'oeuf 5 examiné en fonction de la pondération des différents critères de qualités intermédiaires, laquelle pondération peut être définie de manière empirique ou directement par la saisie des données issues du cahier des charges du producteur.
En ce qui concerne les mesures optiques, celles-ci sont réalisées par une série de relevés de signaux optiques alternativement par transparence et par réflexion. Le dispositif d'analyse optique 3 sera décrit plus en détail ci-après. La courbe de la figure 6 donne un exemple simplifié de l'enregistrement de l'intensité d'une réponse mesure optique en fonction du temps. Par rapport à la ligne de base B, le pic P représente un maximum (passage) de lumière alors que le creux C correspond à un minimum (absorption) de lumière. Les images obtenues par les dispositifs photonumériques rapides 18 de la figure 1 sont des ensembles de lignes de pixels stockés sous la forme de matrices de pixels (1 pixel = 3 x 8 bits dont 8 pour la couleur rouge, 8 pour la couleur bleue et 8 pour la couleur verte).
Un procédé de seuillage appliqué aux lignes obtenues consiste à analyser chaque ligne, l'une après l'autre, et à déterminer l'existence d'éventuels excédents ou de manques de lumière sur les trois couleurs. Le maximum ou pic P sur la courbe de la figure 6 correspond donc à un défaut favorisant le passage de la lumière à travers la coquille de l'oeuf 5 (trou, micro-fissure...) alors que le minimum ou creux C correspond à un défaut favorisant l'absorption de la lumière (saleté, taches, inclusion...) sur la coquille ou dans l'oeuf 5. En l'absence de tels pics P ou de tels creux C l'oeuf 5 pourra être déclaré "bon".
A la fin du seuillage, on obtient également une valeur moyenne pour les trois couleurs de base ce qui permet de déterminer la couleur de l'oeuf 5 analysé. La couleur de l'oeuf 5 peut être utilisée comme facteur de qualité et donc servir de critère de sélection.
Les lignes analysées individuellement puis regroupées dans une matrice permettent ensuite de déterminer le contour des défauts visibles de l'oeuf 5.
Les mesures optiques étant effectuées deux fois, une fois par réflexion et une fois par transparence, on obtient deux images de la surface complète de l'oeuf 5. Ceci permet notamment de déterminer si une tache présente sur l'une ou les deux images correspond à un défaut qui se situe à l'intérieur ou à l'extérieur de la coquille de l'oeuf 5. On sait en effet, qu'une image restant dans une zone fixe pendant la rotation de l'oeuf 5 au cours de plusieurs mesures successives correspond à une inclusion alors qu'une image mobile correspond à une tache sur la coquille de l'oeuf 5. Pour déterminer si le défaut est à l'extérieur ou à l'intérieur de l'oeuf 5 (salissure externe ou tache de sang dans l'oeuf), on observe la présence de la tache caractérisant le défaut sur les clichés obtenus par réflexion et par transparence. Une tache à la fois présente sur les deux types de clichés signifie que le défaut est une tache externe (salissure sur la coquille) alors qu'une tache de sang dans l'oeuf 5 ne fera pas apparaître de tache sur les clichés obtenus par réflexion. Les contours de la tache ou zone globale des défauts visibles étant déterminés sur les images obtenues pour l'oeuf 5, on trace à l'intérieur de cette zone, des bandes qui correspondent aux directions principales des différentes sous-zones formant, par regroupement et recoupement, la zone globale des défauts visibles. On vérifie ensuite si ces bandes se croisent. Dans ce cas l'oeuf 5 aura une probabilité plus élevée de se fendre à cette ou ces intersections, la probabilité d'une fissure de l'oeuf 5 étant proportionnelle au nombre et à la surface des intersections des bandes. Bien entendu, la probabilité de fissuration est un facteur de qualité et donc un critère de sélection important. L'étape de corrélation des signatures optiques et ondulatoires obtenues consiste à transformer les séries de mesures en paramètres puis à superposer les signaux desdites signatures par l'intermédiaire d'un traitement du signal de manière à obtenir une image résultante pour chaque série de mesures et à déduire le degré de qualité du produit analysé.
En particulier, la corrélation se fait par l'intermédiaire d'un moteur d'inférence 0+ qui, en fonction des première et seconde séries de paramètres obtenus (connaissances au sens du moteur d'inférence) et dans les zones d'ambiguïté - c'est-à-dire les zones de transition entre deux niveaux de qualité consécutifs (par exemple entre bon et très bon) - prend une décision quant au niveau de qualité finalement attribué à l'oeuf 5.
De manière avantageuse, la corrélation pourra éventuellement même préciser la nature du défaut de l'oeuf 5 analysé (salissure ou fissure).
La présente invention a également pour objet un dispositif 1 pour la mise en oeuvre du procédé tel que décrit ci-dessus. Un tel dispositif 1 est constitué par :
- au moins un dispositif d'analyse ondulatoire 2, - au moins un dispositif d'analyse optique 3, et,
- au moins un moyen de traitement informatique des données. Comme on le voit sur les figures 1 à 3, le dispositif d'analyse ondulatoire 2 conforme à la présente invention comporte un premier moyen 4 de formation d'une onde de choc sur la surface extérieure du produit 5 à analyser ainsi qu'un second moyen 6 d'acquisition de l'onde résultante de l'impact sur ledit produit 5 à analyser (pour plus de clarté le moyen 6 n'a pas été représenté sur la figure 2).
Le moyen 4 de formation de l'onde de choc est préférentiellement constitué par une pièce allongée 7 munie d'un moyen d'impact 8 à l'une de ses extrémités 9, ladite pièce allongée 7 étant montée de manière à pouvoir osciller autour d'une position d'équilibre autour d'un axe de rotation 10.
A titre d'exemple non limitatif, la pièce allongée 7 peut être réalisée en un fil métallique recouvert partiellement par une matière synthétique amortissante, par exemple, du Néoprène. De manière essentielle, le moyen d'impact 8 du moyen 4 de formation de l'onde de choc présente une structure 11 en forme de V.
Cette structure 11 en forme de V va percuter la périphérie ou surface extérieure de l'oeuf 5 à analyser en plusieurs endroits différents de manière à obtenir une série de micro-chocs et une série d'échos résultants très nets et purs. Dans le cadre d'un contrôle de qualité d'oeufs 5 de poule, la structure
11 en forme de V du moyen d'impact 8 possède avantageusement une masse comprise entre 2 g et 4 g, de préférence égale à environ 2,8 g. Ainsi, tout risque de détérioration, même minime de l'oeuf 5 à tester est totalement exclu.
Dans un mode de réalisation préférentiel, l'autre extrémité 9' de la pièce allongée 7 du moyen 4 de formation de l'onde de choc comporte au moins un élément magnétique 12 destiné à collaborer avec un autre élément magnétique 13 pour la formation du mouvement oscillatoire de la pièce allongée 7 autour d'une position d'équilibre et autour d'un axe de rotation 10.
Le mode de réalisation préférentiel représenté aux figures 2 et 3 montre que la pièce allongée 7 du moyen 4 de formation de l'onde de choc est pourvue, à son extrémité opposée 9' à celle comportant le moyen d'impact 8, d'un aimant (N-S) 12 attiré ou repoussé par un au moins autre aimant (N-S) 13 en mouvement.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, la pièce allongée 7 du moyen 4 de formation de l'onde de choc comporte à son extrémité opposée 9' à celle comportant le moyen d'impact 8, un aimant 12 attiré ou repoussé par au moins un autre aimant 13 monté sur un axe 14 rotatif, par exemple l'axe 14 rotatif d'un moteur 15. A titre d'exemple particulièrement bien adapté, le moteur 15 utilisé peut être un moteur électrique possédant une vitesse de rotation réglable. De cette manière, la rotation des pôles Nord-Sud (N-S) du ou des aimants 13 entraînés par le moteur 15 communique, de manière simple, fiable et efficace, un mouvement oscillatoire de haute fréquence à l'aimant 12 fixé à l'extrémité 9' de la pièce allongée 7 qui peut basculer autour de l'axe 10, et donc aussi au moyen d'impact 8 situé à l'autre extrémité 9. L'amplitude du mouvement de basculement de la pièce allongée 7 autour de l'axe 10 peut être avantageusement limitée par une ou plusieurs butées 16, par exemple des lamelles en Néoprène comme on peut le voir sur la figure 2.
Le moyen 6 d'acquisition de l'onde résultante de l'impact sur ledit produit 5 à analyser peut être tout capteur d'ondes, par exemple un capteur de sons tel qu'au moins un microphone 17 classique, placé à proximité, c'est-à-dire à environ 1 cm du moyen d'impact 8 qui se situe toujours au-dessus de l'oeuf 5.
Pour les machines à faible vitesse de tri, au moins deux microphones 17 à électret sont utilisés pour détecter les vibrations transmises par l'air. Pour les machines plus rapides on peut utiliser au moins deux capteurs de vibration à laser (non représentés). Les capteurs d'ondes sont placés de part et d'autre du moyen d'impact 8 provoquant la stimulation de l'oeuf 5 (cf. figure 3). Les capteurs de vibrations sont mis en mode différentiel de manière à obtenir une meilleure résolution du signal et donc une meilleure définition de la qualité de la coquille. Comme déjà expliqué, le signal mesuré aboutit dans le microprocesseur central μPC qui fournit une valeur de la qualité de l'oeuf 5 et de sa coquille à l'aide d'algorithmes de logique floue.
Le dispositif d'analyse optique 3 par réflexion et transparence alternées est constitué par au moins un dispositif photonumérique rapide 18 du type caméra CCD combiné à au moins une source de lumière 19 travaillant à haute fréquence. A titre d'exemple non limitatif, une telle source de lumière 19 peut être un stroboscope, un flash conventionnel ou analogues. Dans un mode de réalisation préféré, le faisceau de lumière suit le mouvement des objets 5 à éclairer et se repositionne après la mesure pour l'objet 5 suivant.
Selon une variante particulièrement avantageuse, le dispositif 1 selon la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux dispositifs d'analyse optique 3 synchronisés. Cette synchronisation se fait par l'intermédiaire d'un ensemble de moyens m pilotés par un microprocesseur μP comme symbolisé sur la figure 1.
De cette façon, on obtient pour chaque produit 5 analysé deux séries de clichés pris sous deux angles différents et qui permettent, de manière très avantageuse de photographier toute la surface, par exemple, d'un oeuf 5 et en particulier les régions des pôles d'un tel objet 5 sphérique ou ovoïde (cf. figure 4). On obtient avec la présence simultanée de deux capteurs d'images (dispositifs photonumériques rapides 18) disposés selon le mode préférentiel représenté sur la figure 4 un développement complet de toute la surface externe et interne de l'oeuf 5 analysé, ce qui n'est pas ou que difficilement possible avec un seul capteur.
En raison de l'alternance des modes de mesure, la moitié des clichés d'une série sera réalisée par transparence, l'autre moitié étant réalisée par réflexion. De plus, l'utilisation de deux capteurs d'image ou dispositifs photonumériques rapides 18, sous la forme par exemple de deux caméras CCD, par oeuf 5 permet d'obtenir une meilleure résolution. Il est cependant également possible de n'utiliser qu'un seul capteur en combinaison avec un miroir courbe et un ensemble de lentilles adaptées (non représentés).
Chaque image de l'oeuf 5 est prise deux fois dans un intervalle très bref : la première image obtenue représentera l'oeuf 5 vu par transparence, l'oeuf 5 étant éclairé par la source de lumière 19 inférieure ; la seconde image représentera l'oeuf 5 vu par réflexion, l'oeuf étant éclairé par la source de lumière 19 supérieure (cf. figure 4). De manière avantageuse, chaque oeuf 5 est photographié au moins cinq fois.
La succession des images obtenues par transparence permet de déterminer la qualité de la coquille (recherche de piquage, d'étoile...) ainsi que la présence d'inclusions (taches restant dans la même zone pendant la rotation). La seconde série d'images permet de déterminer la qualité de coloration de la coquille ainsi que la recherche de taches de salissures sur l'oeuf 5.
De manière analogue au dispositif d'analyse ondulatoire 2, chaque dispositif d'analyse optique 3 effectue une série de relevés de signaux optiques qui sont transférés à un microprocesseur μP par l'intermédiaire d'un convertisseur analogique/numérique A N. Un microprocesseur μP propre au dispositif d'analyse ondulatoire 2 établit une signature pour chaque échelon. Après un certain nombre d'échelons, il effectue un traitement de la série de signatures obtenue et les transforme en une série de paramètres correspondants. Ces paramètres sont ensuite transférés au microprocesseur central μPC qui les stocke, si nécessaire, dans une mémoire jusqu'au traitement final permettant, avec les paramètres obtenus par les autres microprocesseurs μP d'attribuer une note de qualité à l'oeuf 5 examiné.
Différents capteurs sont placés sur la chaîne d'entraînement des oeufs 5 ainsi que sur le dispositif d'analyse ondulatoire 2 mobile de manière à permettre la synchronisation de l'ensemble.
L'unité de traitement informatique des données est constituée par le microprocesseur central μPC qui corrèle les paramètres traités et effectue le classement de l'oeuf 5 analysé dans une catégorie de qualité prédéfinie par le producteur. Le signal numérique de sortie S, vers un bus, de cette unité de comparaison permet ensuite la réalisation de toutes sortes d'opérations destinées à traduire le classement de la qualité de l'oeuf 5 (élimination, marquage, regroupement, stockage, conditionnement...).
Un capteur de position 20 (figure 1) déclenche et synchronise l'acquisition des données.
La présente invention fournit donc un procédé simple et peu onéreux à mettre en oeuvre permettant d'assurer un contrôle très efficace (fiabilité supérieure à 95 %) de la qualité de produits ou d'objets 5, en particulier d'oeufs 5 et notamment d'oeufs 5 de poule. A titre d'exemples, et pour une application aux oeufs 5 tels que des oeufs 5 de poule, le procédé de la présente invention permet notamment d'évaluer les critères de qualité suivants : présence et importance de salissures et/ou d'inhomogénéités (aspect général, forme, couleur...), présence et importance de dégâts (micro-fissures, fissures, trous...) sur la coquille de l'oeuf 5 et présence et importance d'inclusions à l'intérieur de l'oeuf 5 (traces de sang, malformations, corps étrangers...).
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims

R E V E N D I C A T I O N S
1. Procédé non-destructif d'évaluation et de sélection de produits ou d'objets selon leurs qualités, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à :
- opérer une série de mesures ondulatoires de manière à obtenir une série de signatures ondulatoires traitées pour fournir une première série de paramètres desdits produits ou objets (5) à analyser,
- opérer une série de mesures optiques de manière à obtenir une série de signatures optiques traitées pour fournir une seconde série de paramètres desdits produits ou objets (5) à analyser, - corréler lesdites première et seconde séries de paramètres de façon à déterminer un facteur de qualité pour chaque produit ou objet (5) analysé, et,
- différencier les produits ou objets (5) analysés selon les facteurs de qualité obtenus.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mesures ondulatoires sont effectuées en réalisant une succession d'impacts, à fréquence élevée, à différents endroits de la périphérie ou de la surface extérieure du produit ou de l'objet (5) à analyser, et à acquérir les ondes résultantes desdits impacts.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les mesures optiques sont réalisées par une série de relevés de signaux optiques alternativement par transparence et par réflexion.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les produits ou objets (5) à analyser consistent en des oeufs, en particulier, en des oeufs de poule.
5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il est constitué par :
- au moins un dispositif d'analyse ondulatoire (2),
- au moins un dispositif d'analyse optique (3), et,
- au moins un moyen de traitement informatique des données.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux dispositifs d'analyse optique (3) synchronisés.
7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif d'analyse ondulatoire (2) comporte un premier moyen (4) de formation d'une onde de choc sur la surface extérieure du produit (5) à analyser ainsi qu'un second moyen (6) d'acquisition de l'onde résultante de l'impact sur ledit produit (5) à analyser.
8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen (4) de formation de l'onde de choc est constitué par une pièce allongée (7) munie d'un moyen d'impact (8) à l'une de des extrémités (9), ladite pièce allongée (7) étant montée de manière à pouvoir osciller autour d'une position d'équilibre autour d'un axe de rotation (10).
9. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le moyen d'impact (8) du moyen (4) de formation de l'onde de choc présente une structure ( 11 ) en forme de V .
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la structure (11) en forme de V du moyen d'impact (8) possède une masse comprise entre 2 g et 4 g. de préférence égale à environ 2,8 g.
1 1. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce que l'autre extrémité (9') de la pièce allongée (7) du moyen (4) de formation de l'onde de choc comporte au moins un élément magnétique (12) destiné à collaborer avec un autre élément magnétique (13) pour la formation du mouvement oscillatoire de la pièce allongée (7) autour d'une position d'équilibre et autour d'un axe de rotation (10).
12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la pièce allongée (7) du moyen (4) de formation de l'onde de choc est pourvue à son extrémité opposée (9') à celle comportant le moyen d'impact (8), d'un aimant (N-S) (12) attiré ou repoussé par au moins un autre aimant (N-S) (13) en mouvement.
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que la pièce allongée (7) du moyen (4) de formation de l'onde de choc comporte à son extrémité opposée (9') à celle comportant le moyen d'impact (8), un aimant (12) attiré ou repoussé par au moins un autre aimant (13) monté sur un axe (14) rotatif, par exemple sur l'axe (14) rotatif d'un moteur (15).
14. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le dispositif d'analyse optique (3) par réflexion et transparence alternées est constitué par au moins un dispositif photonumérique (18) rapide, du type caméra CCD, combiné à au moins une source de lumière travaillant à haute fréquence (19), par exemple un stroboscope.
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