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Cette invention est relative à des perfectionnements aux appareils destinés à détecter la variation de caractéristiques superficielles d'objets et elle concernes en particulier., la détection d'infimes variations superficielles d'un objet, c'est-à-dire de défauts ayant une étendue de surface faible par rapport à la surface de l'objet lui-même ou de surfaces d'une couleur se différenciant faiblement de la couleur du reste de l'objet.
Un objet de l'invention est d'éviter les inconvénients qui apparaissent par exemple dans le triage d'articles selon leurs caractéristiques superficielles, lorsque ces articles sont vus d'un seul point.
Il est à remarquer que le mot "lumière" dans toute la spécifica- tion sera employé pour désigner toute espèce de lumière, qu'elle soit blanche ou colorée et visible ou invisible (par exemple ultraviolette)9 réfléchie par un objet.
L'expression "tige", telle qu'elle est utilisée ici, désignera des tiges massives, de toute section transversale convenable, en matière trans- parente, telle que le verre ou le polyméthylmétacrylate, qui puisse être forte- ment polie ou être argentée de façon à augmenter la quantité de lumière ame- née par réflexion interne, ce même terme couvrant également des tubes de toute section transversale convenable, faits en une matière transparente ou opaque ayant une surface de réflexion dirigée vers l'intérieur, par exemple un tube de métal ayant une surface interne polie ou un tube de verre argenté sur l'une ou l'autre de ces surfaces.
Dans les agencements antérieurs prévus pour le triage d'objets, par exemple de grains, les objets étaient éclairés par une source de lumière et la lumière réfléchie par eux était amenée à un élément photosensible, de telle façon que les variations de la réflexion de la lumière par la surface de l'objet pussent être mesurées afin qu'il fut déterminé si un objet était ou non inférieur à un objet standard; suivant une telle proposition antérieure, décrite dans la spécification du brevet britannique n 492.035., les grains étaient éclairés et observés, tandis qu'ils étaient en mouvement, au moyen d'une simple cellule photo-électrique.
On remarquera, naturellement, qu'un objet peut avoir une tache ou autre défaut superficiel sur l'un de ses côtés seulement et que, par suite, le fait de ne voir l'objet que d'un seul côté peut avoir pour conséquence que cet objet ne sera pas rejeté si la tache ou le défaut superficiel se trouve du côté opposé à celui qui est vu par la cellule photo-électrique. Si, pour éviter cet inconvénient, on utilise plusieurs points pour l'examen ou vue de l'objet, deux difficultés surgissent. La première réside dans le fait que les éléments photosensibles, tels que les cellules photo-électriques, ne peuvent pas actuellement -être produits de façon à assurer des réactions exactement identiques pour des fluctuations Identiques de la lumière.
Ceci pourrait avoir pour résultat que, une tache ou autre défaut superficiel donné d'un objet particulier étant vu par un élément photosensible pris parmi un certain nombre de tels éléments d'un appareil particulier, cet appareil donnerait un signal ou réponse menant au rejet de l'objet, alors que, si la même tache ou le même défaut superficiel de cet objet était vu par un autre des éléments photosensibles, apparemment identique mais, en fait, présentant des caractéristiques différentes de celles du premier élément mentionné, il pourrait se produire un signal ou réponse qui mènerait à la sélection du même objet.
Cet inconvénient ne peut pas être évité par modification des circuits électriques associés aux différents éléments photosensibles de manière à assurer des résultats pouvant se reproduire de façon exacte, et le problème à résoudre devient donc un problème portant sur la transmission de la lumière réfléchie par différentes parties d'un objet sur un simple élément photosensible à partir de plusieurs points d'examen espacés.
Il apparaîtra, lors de l'examen des problèmes d'optique qui se posent, qu'il est impossible de transmettre la lumière provenant de plusieurs positions d'examen à un seul élément photosensible au moyen de lentilles,
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miroirs ou prismes de réflexion ou de réfraction, à cause de la divergence des rayons.
En ce qui concerne le triage des grains, par exemple de pois ou de haricots, il est toutefois possible que la couleur générale de certains grains varie très appréciablement de celle d'autres grains du même lot, bien qu'aucun de ces grains ne soit, en soi, inférieur à la qualité standard.
Par conséquent, la difficulté est de faire la distinction entre un grain d'une couleur générale claire, présentant une petite trace foncée à sa surface et devant être rejeté et un autre grain, d'une couleur générale plus foncée mais ne présentant aucun défaut superficiel et devant par conséquent être retenu.
Dans les agencements antérieurs, par exemple dans celui qui est décrit dans la spécification du brevet britannique n 492.035, il eut été difficile ou impossible de faire la distinction entre le grain à coloration claire, présentant le petit défaut foncé, et le bon grain, d'une couleur générale foncée, par le fait que la partie non marquée du grain à coloration claire avait un facteur de réflexion de la lumière plusélevé que celui de la surface foncée du grain tout à fait bon mais de coloration générale foncée
La présente invention a pour objet un appareil destiné au triage des grains ou autres objets, comprenant des moyens pour éclairer une position d'examen ou de vue des objets, des moyens de réception de la lumière destinés à recevoir la lumière réfléchie par un objet se trouvant dans ladite position d'examen ou de vue,
un élément photosensible excité par la lumière transmise par lesdits moyens de réception de la lumière et un dispositif sélecteur commandé par ledit élément photosensible, l'appareil étant caractérisé par le fait que plusieurs moyens de réception de la lumière sont disposés autour de ladite position d'examen ou de vue des objets, de façon à recevoir de la lumière de la majeure partie au moins de la circonférence d'un objet se trouvant dans ladite position d'examen, chacun des moyens de réception de la lumière étant relié à l'un des éléments conducteurs de la lumière d'une série de tels éléments prévus pour transmettre la lumière par réflexion interne,
lesdits éléments conducteurs de la lumière étant chacun disposés de façon à conduire ou transmettre la lumière provenant individuellement desdits moyens de réflexion de la lumière à up seul élément photosensible.
Le moyen de limitation des moyens récepteurs de la lumière peut consister en la combinaison d'une lentille ou d'un système de lentilles et d'une ou plusieurs ouvertures, celles-ci pouvant être réglables pour permettre la commande ou réglage de la surface examinéeo De plus, il peut être prévu un diaphragme d'ouverture réglable, par exemple un diaphragme à iris, associé au moyen de réception de la lumière ou à la tige, pour permettre d'équilibrer la lumière reçue et/ou transmise ou conduite par les moyens récepteurs de la lumière individuels et les tiges, afin d'assurer une intensité égale de la lumière à l'extrémité des tiges, lorsque l'intensité de la lumière frappant les différents moyens récepteurs de la lumière est égale.
On peut recourir à d'autres moyens pour assurer l'équilibre précité de la lumière; la tige peut par exemple être formée de deux longueurs et les deux extrémités voisines peuvent être mobiles l'une par rapport à l'autre axialement et/ou transversalement, de façon que la quantité de lumière recueillie par la seconde longueur de la tige puisse être contrôlée, ou la tige peut être partiellement ou totalement sectionnée transversalement par rapport à sa longueur et un obturateur réglable, placé pour être mu dans la trajectoire de la lumière suivant la tige, ou encore, la surface de la tige peut être amputée de façon locale ou générale, en vue de la modification de ses propriétés de réflexion, la proportion de lumière incidente traversant la tige étant contrôlée.
Pour que les erreurs possibles en raison de la variation du pourcentage de lumière conduite par les tiges individuelles soient réduites à un
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minimum ou éliminées, chaque tige est de préférence prévue de la même lon- gueur que les autres tiges et a un fini de surface identique à celui de ces dernières.
Il sera apprécié que, si l'on utilise l'appareil faisant l'objet de la présente invention, les lumières réfléchies par les différentes parties de la surface d'un objet examiné seront réunies en un point commun d'obser- vation, où la quantité totale de lumière sera appliquée à la surface photo- sensible d'un élément photosensible utilisé pour actionner ou commander un dispositif sélecteur, en vue de la sélection ou du rejet d'objets selon leur facteur de réflexion de la lumière d'une manière identique à la manière propre aux agencements antérieurs.
Dans l'application de l'invention au triage de grains ou autres objets, une caractéristique de celle-ci réside dans le fait que les moyens de réception de la lumière sont disposés autour d'un tube et dans une surface de fond uniforme réfléchissant la lumière, prévue dans ou sur ledit tube, ou traversent une telle surface et sont dirigés vers l'intérieur, lesdits moyens étant espacés autour dudit tube de façon à ne recevoir que la lumière réfléchie par la surface de fond opposée lorsqu'un objet ne se trouve pas dans la position d'exameno Lors de l'emploi, cet appareil peut être réglé de façon que la lumière réfléchie par la surface de fond et la lumière ré- fléchie par un objet normal puissent être optiquement équilibrées par ré- glage de la luminosité du fond,
de façon que ce ne soit que lorsqu'un objet non standard traverse le tube que la réponse de l'élément photosensible ac- tionne ou commande le dispositif sélecteur précité; de plus, lorsque la surface de fond réfléchissant la lumière est réglée comme indiqué ci-dessus, le triage devient indépendant de la dimension des divers objets.
L'appareil faisant l'objet de la présente invention peut également être adapté à la sélection ou au rejet d'objets selon leurs écarts d'une dimension standard, par exemple par observation ou mesure de la variation de la lumière réfléchie totale, lorsqu'un objet passe en face d'un fond éclairé de façon différenteo
Une autre caractéristique de l'intention réside dans le fait que la lumière provenant des différentes tiges traverse une tige commune dans laquelle la lumière émanant des extrémités des différentes tiges est mélangée par des réflexions internes se produisant dans ladite tige commune, si bien que la lumière sortant à tout instant de l'autre extrémité de ladite tige commune est d'intensité sensiblement uniforme sur sa surface et représente la moyenne des valeurs d'éclairement traversant les tiges individuelles.
Par ce moyen, il est possible d'assurer instantanément l'éclairement uniforme d'une étendue constante de la surface photosensible d'un élément photosensible, si un tel élément est utilisé pour la mesure du facteur de réflexion de la lumière de l'objet.
Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un dispositif d'interruption de la lumière, pour interrompre de façon continue et régulière les divers faisceaux lumineux, si bien que l'élément photosensible est continûment excité par la lumière d'une partie seulement des faisceaux lumineux transmis à tout instant donné.
Le dispositif d'interruption de la lumière doit de préférence être prévu de telle façon que la surface des faisceaux lumineux non masqués ou non déviés à tout instant donné reste sensiblement constante, c'est-à-dire par exemple, que, comme l'un des faisceaux lumineux est masqué, une surface correspondante d'un autre faisceau lumineux soit non masquée.
On comprendra qu'avec cet agencement et avec les différents moyens de réception de la lumière, disposés chacun de façon à "voir" différentes parties d'un objet se trouvant dans la position d'examen, il peut être prévu que la lumière frappant un élément photosensible soit due à la lumière réfléchie par une portion beaucoup plus petite de la surface de l'objet vu qu'il ne serait possible, autrement, sans en même temps manquer l'examen de la totalité ou d'une majeure partie de la surface de l'objet.
Par consé-
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quent, si l'on réduit le pourcentage de la surface d'un objet examiné par les divers moyens de réception de la lumière et si l'on prévoit à tout instant donné d'amener de la lumière à un élément photosensible à partir de l'un seulement des moyens de réception de la lumière par exemple, la surface représentée par un petit défaut superficiel formera une proportion plus grande de la surface de l'objet examiné à tout instant donné, si bien que la réduction du facteur de réflexion total due à un petit défaut ou à une petite modification superficielle n'est pas compensée ni même surpassée par un facteur de réflexion généralement très élevé possible à partir, d'autres portions de la surface de l'objet examiné, la sensibilité de l'appareil étant, de là, augmentée.
@ Une caractéristique de l'invention réside dans le fait que le dispositif d'interruption de la lumière contrôlable comprend un élément rotatif, présentantune ou plusieurs ouvertures disposées de façon à correspondre aux divers faisceaux lumineux se présentant successivement, un à un, lors de la rotation de 1' élément rotatif.
Une autre caractéristique de l'invention réside dans le fait que les divers faisceaux lumineux provenant des divers moyens de réception de la lumière sont amenés en un point commun d'observation, pour s'y placer côte à côtes de préférence sur un arc de cercle.
En tant que variantes du mécanisme obturateur rotatif précité, une grande variété d'autres dispositifs d'interruption de la lumière contrô- lables peuvent être utilisés, par exemple un dispositif à miroirs mobiles; une roue à miroirs reflétant à tout instant donné la lumière amenée d'un moyen de vue seulement à l'élément photosensible, peut par exemple être disposée de façon à recevoir la lumière amenée des différents moyens de vue on peut utiliser une cellule de Kerr ou un autre dispositif dans lequel la. variation de l'effort physique appliqué ou du champ électrostatique ou magnétique détermine une variation de la transparence de la matière et un tel dispositif peut être interposé en face de l'élément photosensible.
Une description d'un mode de réalisation de l'objet de l'invention sera donnée ci-après avec référence aux dessins ci-annexés, où la figure 1 est une vue en plan de l'appareil; la figure 2 est une vue en élévation, partiellement en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en élévation latérale, partiellement en coupe, du dispositif représenté à la figure 2, modifié par incorporation d' un dispositif d'interruption de la lumière; la figure 4 est une vue en élévation de face du dispositif d' interruption de la lumière;
la figure 5 est une vue partielle représentant le dispositif d' interruption de la lumière visible à la figure 4, dans une position différente et la figure 6 est une autre vue partielle du dispositif d'interrup- tion de la lumière visible à la figure 4, dans une autre position différente.
Un cylindre creux 1 porte, à sa surface interne 2, un revêtement de peinture blanche; dans des trous 3, pratiqués dans le cylindre, sont montés trois tubes à lentille 4 dirigés radialement vers l'intérieur, chacun de ces tubes portant une lentille 5, un diaphragme de champ 7 et un diaphragme d'ouverture 6.
Deux disques d'extrémité ouverts, ayant plutôt l'allure de cuvettes et désignés par 8 et 9, sont fixés au cylindre 1, à sa partie supérieure et à sa base, de façon à enfermer les tubes à lentille 4 précités dans une structure fermée, complétée par un tube transparent 10, fixé dans les ouvertures 11 et 12 des disques d'extrémité 8 et 9, l'axe longitudinal dudit tube
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10 étant parallèle à l'axe longitudinal du cylindre 1.
Dans l'espace fermé 13, ainsi constitué, sont disposés deux tu- bes à décharge gazeuse circulaires 14 et 15, l'un d'eux, le tube 14, se trou- vant au-dessus des trois tubes à lentille 4, tandis que l'autre, 15, est dis- posé en dessous desdits tubes. La disposition des tubes à décharge 14 et
15 est telle qu'aucune lumière directe provenant d'eux n'atteigne les lentil- les 5 et, de plus, il est prévu des écrans 16 et 17, montés sur des disques transparents 18 et 19, pour empêcher la lumière provenant des parties oppo- sées des tubes à décharge circulaires 14 et 15 de tomber directement sur les lentilles 5.
Par ce moyen, la seule lumière incidente sur chaque lentille est la lumière réfléchie par la surface opposée 2 du cylindre 1 ou, lorsqu'un objet traverse le tube transparent central 10, par l'objet lui-même.
Le diaphragme de champ 7 se présente sous la forme d'une fente
20 prévue dans un disque métallique fixé à l'extrémité du tube à lentille 4 ce disque étant disposé dans un plan parallèle à la direction du mouvement de l'objet à travers le tube transparent central 10, si bien que, lorsqu'un ob- jet traverse le tube 10,une étroite bande de 1-'objet est observée comme il passe au-delà des extrémités des tubes à lentille 4; la fente 20 forme, avec la direction du mouvement de l'objet, un angle de 90 mais elle peut, si on le désire,former un angle inférieur à celui-ci avec ladite direction.
Dans un bouchon 22, placé dans le trou 3 du cylindre 1 et en con- tact avec le diaphragme de champ 7, qui est disposé à l'extrémité externe ra- dialement du tube à lentille 4, est montée l'extrémité d'une tige de verre
21, qui, de cette façon, reçoit la lumière traversant la fente 20, lumière qui a été concentrée par la lentille 5.
Les trois tiges de verre 21 associées respectivement aux trois tubes à lentille précités 4 sont de préférence de même longueur (pour assurer, autant que possible, des pertes égales de lumière lors du passage de la lumiè- re par lesdites tiges) et chacune de ces tiges est coudée de façon que leurs extrémités libres arrivent, parallèles et côte à côte, en un point d'examen ou de vue commun ; rayons lumineux sortant des trois tiges 21 éclairent la surface photosensible 23 d'une cellule sensible à la lumière 24, dont la réponse actionne sélectivement un dispositif sélecteur ou de rejet (non représenté) selon l'intensité de la lumière réfléchie par l'objet.
Ainsi, lorsqu'un objet de coloration générale claire,présentant une petite tache foncée traversera le tube transparent central 10, il y aura une diminution de la quantité totale de lumière traversant les trois tiges 21, lorsque la tache foncée sera "vue", par l'un ou l'autre des trois tubes à lentille 4, si bien qu'il y aura une diminution de l'intensité d'éclairement de la surface photosensible 23 de la cellule sensible à la lumière 24, qui donnera une réponse différant de celle des autres parties de l'objet et du fond 2.
L'intensité d'éclairement du fond 2 (c'est-à-dire de la surface interne peinte du cylindre) est réglée de telle façon que la lumière réfléchie par un objet normal soit égale à la lumière réfléchie par le fond, lorsqu'el- le est perçue par la cellule sensible à la lumière.
Ainsi qu'il a été indiqué précédemment;, il est avantageux de répartir la lumière frappant la surface photosensible d'une cellule sensible à la lumière, uniformément sur une étendue fixe de ladite surface, et, par conséquent, un bloc rectangulaire de verre 25 (c'est-à-dire la tige commune dont il a été question plus haut) est placé de façon à aboutir aux extrémités de sortie des trois tubes de verre 21, c'est-à-dire de façon à se trouver entre les extrémités des tiges 21 et la cellule sensible à la lumière 24;
par ce moyen si la lumière traversant l'une des tiges 21 est moindre, en raison de la présence, sur l'objet vu, d'une tache foncée, l'éclairement total atteignant la surface photosensible 23 de la cellule sensible à la lumière 24 est également moindre mais il est une réduction de l'intensité générale sur une étendue sensiblement uniforme de la surface photosensible 23.
Entre les extrémités des trois tiges de verre 21 et le bloc de
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verre 25 est disposé le dispositif d'interruption de la lumière, désigné d'une manière générale par 26 à la figure 3 et représenté de façon plus détaillée aux figures 4 à 6.
Si l'on se réfère à la figure 3, on remarque que le dispositif d'interruption de la lumière 26 est monté sur un arbre 27 et comprend un disque central 28, ainsi qu'un prolongement périphérique plus mince 31 dudit disque, cette partie périphérique plus mince 31 étant disposée entre les extrémités 29 des tiges de verre 21 et l'extrémité coopérant 30 du bloc de verre 25.
Ladite partie périphérique 31 présente plusieurs fentes, dont deux sont indiquées en 32 et 33.
En examinant les figures 3 à 6, on remarquera que, lors de la rotation du dispositif d'interruption de la lumière 26, les différentes fentes 32 et 33 passeront devant les extrémités 29, 29', 29" des trois tiges de verre 21, en découvrant successivement les extrémités de ces tiges si bien que la lumière amenée par celles-ci pourra passer dans le bloc rectangulaire 25 et, de 1à atteindre la cellule sensible à la lumière 24.
Si l'on se réfère à la figure 4, on voit que les bords latéraux des fentes 32,33 sont disposés chacun sur un rayon du disque et on observera que la largeur des fentes est égale à 1à somme du diamètre de l'extrémité 29 de la tige 21 et de la distance comprise entre les extrémités de tiges voisines 29 et 29'.
En considérant la figure 4, on verra qu'avec cet agencement la rotation du disque 28 dans le sens indiqué par la flèche, à partir de la position représentée à la figure, aura pour conséquence que l'extrémité de tige 29' sera découverte exactement dans la mesure où l'extrémité de tige 29 sera couverte ou masquée, si bien que, pour des quantités égales de lumière amenées par les trois tiges 21, une intensité uniforme de lumière sera transmise à la cellule sensible à la lumière 24.
La figure 5 Indique la situation qui se présente lorsque le disque 28 visible à la figure 4 se trouve dans une position légèrement antérieure à celle qui est représentée à cette figure, c'est-à-dire pour laquelle les extrémités de tige 29 et 29" sont chacune à moitié découvertes, tandis qu'à la figure 6, le disque 28 est représenté dans une position légèrement postérieure à celle qui est représentée à la figure 4, c'est-à-dire avec les extrémités de tiges voisines 29 et 29' démasquées dans la même mesure.
En réglant convenablement l'éclairement dans le cylindre ou bottier 1, en contrôlant convenablement la quantité de lumière amenée par les différentes tiges de verre 21 et en masquant, si c'est nécessaire, de façon appropriée les extrémités 29, 29' et 29" des tiges 21, on obtiendra un niveau constant d'éclairement de la surface photosensible de la cellule 24, si bien que, si par l'un des tubes à lentille 4, une tache foncée est observée sur un objet tombant par le tube transparent 10, la lumière amenée par une tige de verre particulière 21 sera différente de celle qui sera amenée par les autres tiges 21 et produira donc instantanément, sur la surface photosensible de la cellule 24, une excitation différente de celle qui sera produite par l'éclairement constant précité,
ce qui donnera une Indication de l'existence d'une tache ou autre imperfection sur l'objet examiné.
La construction faisant l'objet de la présente invention évite les inconvénients des agencements antérieurs en ce sens qu'elle rend possible l'examen d'objets à partir de plusieurs points d'examen ou de vue espacés, ce qui réduit les probabilités d'échappement d'objets non standard à la détection en raison du fait que le défaut superficiel serait soustrait au moyen de vue.
Ainsi qu'il a été mentionné plus haut, l'emploi du dispositif interrupteur de la lumière faisant l'objet de la présente invention rend possible
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l'exploration optique d'une majeure partie au moins de la surface d'un objet dans de faibles accroissements, accentuant ainsi la différence dans le fac- teur de réflexion de la lumière de toute caractéristique superficielle de 1' objet examiné.
L'invention peut être définie d'une manière générale comme por- tant sur l'exploration optique de la totalité ou d'une majeure partie de la surface d'un objet par détection de la valeur de la lumière réfléchie par celui-ci, par un certain nombre de moyens d'examen ou de vue, sur un élément photosensible, et, si on le désire, sur l'actionnement d'un dispositif Inter- rupteur de la lumière, prévu pour interrompre le passage de la lumière des différents moyens d'examen ou de vue à l'élément photosensible, de façon à permettre à la lumière provenant d'un ou de quelques-uns seulement desdits moyens d'examen de tomber à tout instant particulier sur l'élément photosen - sible.
On notera que le nombre des moyens d'examen ou de vue, l'étendue couverte par chaque moyen d'examen ou de vue et la fréquence à laquelle le dispositif d'interruption de la lumière est actionné devront être en corréla- tion avec la dimension de l'objet, avec l'étendue et la densité du défaut à détecter et avec la vitesse à laquelle l'objet passe par la position d'examen afin qu'il soit assuré que sensiblement toute la surface de l'objet soit examinée .
REVENDICATIONS.
1. Appareil destiné au triage de grains ou autres objets comprenant des moyens pour éclairer une position de vue ou d'examen de l'objet, des moyens de réception de la lumière, destinés à recevoir la lumière réfléchie par un objet se trouvant dans ladite position d'examen, un élément photosen- sible excité par la lumière transmise par lesdits moyens de réception de la lumière et un dispositif sélecteur contrôlé par ledit élément photosensible, caractérisé par le fait que plusieurs moyens de réception de la lumière sont disposés autour de ladite position de vue ou d'examen des objets, de façon à recevoir la lumière provenant de la majeure partie au moins de la circonférence d'un objet se trouvant dans ladite position d'examen,
chacun desdits moyens de réception de la lumière étant relié à l'un des éléments conducteurs de la lumière d'une série de tels éléments prévus pour conduire ou transmettre la lumière par réflexion interne, lesdits éléments conducteurs de la lumière étant chacun disposés de façon à conduire ou transmettre la lumière des moyens de réception de la lumière individuels à un seul élément photosensible.