Appareil à trier par tri chromatique La présente invention concerne un appareil à trier par tri chromatique d'objets et, sans y être limitée, se rapporte, en particulier, au tri par dis tinction des intensités de couleur plutôt que des tein tes, c'est-à-dire au tri en fonction du pouvoir de réflexion dans deux ou plusieurs parties du spectre plutôt qu'en fonction de la quantité de lumière réfléchie par les objets dans une partie seulement du spectre.
Dans le tri chromatique, il est souhaitable d'uti liser un fond sur lequel la lumière de l'objet exa miné est réfléchie et auquel cette lumière peut être comparée. Des fonds de ce genre sont choisis de façon à réfléchir la même intensité de lumière que l'objet lui-même (en ce qui concerne la cellule photoélectrique servant à l'analyse de l'objet). Ces fonds sont utilisés comme un moyen avantageux pour supprimer l'influence de la dimension de l'objet sur la quantité de lumière réfléchie par la cellule photoélectrique.
En fait, dans le cas où le fond s'adapte parfaitement à un objet voulu, la variation de la lumière captée par la cellule photo électrique est entièrement provoquée par la varia tion du pouvoir réflecteur de la partie examinée de l'objet, ce qui correspond au but poursuivi. Il est donc nécessaire de modifier le fond en fonction des objets à trier, et aussi de choisir un fond conve nant au type déterminé de tri à effectuer.
Par conséquent, si le tri doit être basé sur les intensités des couleurs, c'est-à-dire si le tri doit se conformer au pouvoir réflecteur relatif de deux ou plusieurs parties du spectre, les fonds utilisés doi vent contenir les différentes couleurs utilisées.
Si, par exemple, le tri doit se faire en fonction de deux couleurs différentes, les fonds doivent avoir un pou voir réflecteur choisi de façon à être correct pour deux cellules photoélectriques ayant chacune une réponse chromatique différente. Par conséquent, dans le cas du tri d'une seule couleur, il peut être nécessaire de choisir un fond parmi, par exemple, vingt fonds d'intensités différentes ; dans ce cas, pour un tri de deux couleurs, il est normal de devoir choisir une intensité parmi plusieurs centaines d'in tensités de fond variant en couleur et en luminosité.
En outre, si, dans le cas du tri d'une seule couleur, il suffit de choisir un fond plus clair ou plus foncé, par contre dans le cas d'un tri de deux couleurs, il faut choisir parmi des fonds différents des deux couleurs, ce qui est généralement un travail oné reux.
En conséquence, selon la présente invention, un appareil à trier les objets par tri chromatique com porte des supports, des moyens pour irradier avec de la lumière des fonds portés par les supports ainsi que les objets devant être triés, des moyens d'ob servation photoélectriques disposés de manière à recevoir chacun de la lumière d'une part de chacun desdits objets et d'autre part d'un fond, chaque moyen d'observation photoélectrique observant les objets suivant une direction différente,
des moyens de triage commandés par les moyens d'observation photoélectriques séparant les objets désirés des objets indésirables ainsi que des moyens de réglage reliant les supports de fonds entre eux et provo quant la mise en position simultanée de ceux-ci afin de les adapter aux objets à trier.
Les moyens de réglage pour effectuer le réglage de la position des supports de fonds peuvent com porter des moyens modifiant la distance entre les fonds et les moyens d'irradiation.
A cet effet il peut y avoir au moins une paire d'organes rotatifs reliés entre eux par deux tiges dont l'une porte un support de fond, les tiges étant disposées de telle façon qu'un déplacement angu- luire de l'un des organes rotatifs provoque un dépla cement angulaire d'une même valeur de chacun des autres organes rotatifs, les deux tiges étant dispo sées l'une par rapport à l'autre de manière qu'il n'y ait pas de point mort des organes rotatifs.
En variante, chaque support de fond peut com porter un arbre sur lequel est monté un cylindre dont différentes parties sont colorées dans diffé rentes portions par des quantités relatives diffé- rentes des couleurs dans lesquelles le tri doit être effectué ou alternativement dont différentes parties absorbent différentes quantités de lumière ou diffé rentes longueurs d'ondes de lumière.
Les moyens de triage pour séparer les objets désirés des objets indésirables peuvent comporter un dispositif d'éjection pour retirer les objets indési rables ainsi qu'un amortisseur pour amortir le mou vement des parties mobiles du dispositif d'éjection lorsque ces parties mobiles reviennent dans leur position inactive.
Le dispositif d'éjection comporte de préférence des moyens commandés par une vanne pour pro duire un jet d'air provoquant le retrait d'un objet indésirable, l'amortisseur servant à amortir le mou vement de l'organe d'obturation de ladite vanne.
L'amortisseur comporte de préférence un réci pient contenant de la laine de verre ou un autre matériau de ce genre, le récipient étant partielle- ment rempli de liquide.
Une forme d'exécution de l'objet de l'invention est représentée, à titre d'exemple, au dessin annexé, dans lequel: La fig. 1 est un schéma représentant le fonc tionnement général de l'appareil faisant l'objet de l'invention.
La fig. 2 est une vue en plan d'un cadre consti tuant une partie de l'appareil de la fig. 1.
La fig. 3 représente schématiquement une va riante du cadre représenté à la fig. 2.
La fig. 4 représente schématiquement un moyen prévu sur le cadre pour empêcher les effets de ré flexion spéculaire par les objets triés.
La fig. 5 est une coupe d'une autre partie de l'appareil de la fig. 1.
Les fig. 6 et 7 représentent schématiquement d'autres parties encore de la fig. 1.
Sur la fig. 1, qui est une représentation schéma tique, l'appareil à trier comprend une courroie sans fin 1 avec un creux en forme de V servant à loger des objets 2 à trier (comme, par exemple, des fèves ou des grains). Il va de soi qu'on peut utiliser, si on le désire, d'autres dispositifs d'alimentation que la courroie sans fin, représentée à la fig. 1.
Des objets 2, amenés par la courroie 1, tombent librement de celle-ci, au travers d'un cadre en forme de cube 3 muni de parois intérieures réflé chissantes. Quand les objets traversent le cadre 3, la lumière provenant de lampes situées à l'intérieur du cadre 3 frappe les objets et la lumière réfléchie par celles-ci est captée par une ou plusieurs paires de cellules photoélectriques ou photo-multiplica- teurs 4, 5.
Quoiqu'une seule paire de cellules photoélectri ques, ou photo-multiplicateurs 4, 5 soit représentée, i1 est préférable d'utiliser quatre de ces paires, une le long de chaque côté du cadre 3.
Les cellules photoélectriques ou photo-multipli- cateurs sont pourvues chacune de filtres de couleur différente 6, 7 de façon qu'une des cellules photo électriques ou photomultiplicateurs de chaque paire soit sensible à la lumière d'une couleur déterminée réfléchie par les objets 2, tandis que l'autre cellule photoélectrique ou photomultiplicateur de la paire est sensible à la lumière d'une couleur différente réfléchie par les objets 2.
La lumière captée par les cellules photoélectri ques ou photomultiplicateurs 4, 5 et provenant des objets 2 est transmise, par une lentille tubulaire 8 contenant un objectif 9 pour focaliser une image d'un objet 2 à hauteur d'une fente de balayage 10, un système de lentilles portant la référence générale 11 et une pièce transparente 12 conductrice de la lumière comportant des branches 12' et 12" qui divergent d'un point de séparation 13.
Les sorties des cellules photoélectriques ou photo- multiplicateurs 4, 5, sont connectées à un amplifi cateur différentiel 14 dont la sortie commande, à son tour, un comparateur électronique 15 destiné à faire la distinction entre des objets voulus et des objets indésirables.
Quand un objet indésirable 2, traversant le cadre 3, est détecté par un comparateur 15, celui-ci trans met un signal à un éjecteur 16 à commande élec trique. De l'air comprimé est amené au dispositif 16 par une conduite 17 et, suite à l'application du signal, une vanne s'ouvre et de l'air s'échappe, sous la forme d'un jet, d'un ajutage 18 faisant partie du dispositif 16. De cette manière, l'objet indésirable 2 est éjecté.
L'appareil représenté schématiquement à la fig. 1 est décrit ci-après, plus en détail, avec référence aux autres figures.
A l'intérieur du cadre 3, dont les parois internes 19 (voir fig. 2) réfléchissent la lumière (par exemple par application d'une couche d'émail vitreux), se trouvent quatre sources lumineuses 20 voisines des coins du cadre 3 et destinées à illuminer un objet 2 passant au centre du cadre 3. La lumière visible des sources lumineuses 20 frappe l'objet 2 de façon indi recte, un filtre de transmission infrarouge 21 étant placé (pour un motif décrit ci-après) sur la trajec toire directe de la lumière allant de chaque source lumineuse à l'objet.
La lumière des sources lumineuses 20 frappe aussi les fonds 22 disposés chacun sur un support de fond 23 consistant en un profilé en U dans lequel le fond peut être glissé. Comme précité, les fonds sont choisis de façon à réfléchir la même intensité moyenne de lumière visible (en ce qui concerne la cellule photoélectrique de vision de l'objet) que l'objet lui-même, les fonds étant utilisés comme un moyen facile pour supprimer l'influence de la gran deur de l'objet 2 sur la quantité de lumière captée par la cellule photoélectrique correspondante.
Des coins 24 empêchent que la lumière des sour ces lumineuses 20 ne frappe directement les fonds 22 adjacents.
Quatre disques rotatifs 25-28 sont montés sur le cadre 3, avec leurs centres dans les coins d'un carré. Chaque disque est relié à chacun des disques voisins par une tringle<B>29</B> solidaire du support de fond<B>23</B> cor respondant. Les disques de chaque paire de disques adjacents sont aussi reliés entre eux par une trin gle 30. Il est à noter que les tringles 30 sont paral lèles aux tringles 29 mais qu'elles articulent, sur leur disque correspondant, en des points angulaire ment décalés par rapport aux points de pivotement des tringles 29, le décalage étant d'environ 900.
Le disque 25 porte un bras de commande 31 dirigé vers l'extérieur. Le bras de commande 31 peut être amené de sa position en traits pleins à sa position en traits interrompus et, ce faisant, les quatre disques (et, par conséquent, les quatre fonds) tournent d'un angle correspondant. L'utilisation des deux jeux de tringles de connexion 29, 30 assure que le déplacement des disques 25-28 n'est jamais entravé par le fait qu'un jeu de tringles se trouve au point mort.
Le bras de commande 31 peut être fixé en toutes positions voulues à l'aide d'une tige filetée 31' munie d'une tête de commande manuelle de plus grand diamètre.
Comme le montrent les lignes en traits inter rompus, le mouvement des fonds 22 provoqué par un déplacement du bras de commande 31 n'est pas linéaire. Cependant, les fonds sont choisis relative ment grands par rapport à l'objet 2, de sorte que ce manque de linéarité est sans importance.
En déplaçant le bras de commande 31, tous les fonds avancent simultanément vers l'intérieur ou vers l'extérieur. Comme l'intensité d'éclairement des fonds varie suivant le carré de la distance entre les fonds et la source d'éclairement, on peut facilement, dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, par déplacement du bras de commande 31,
faire varier l'éclairement des fonds d'environ 30 %. Cette possibilité de faire varier facilement l'intensité de la réflexion des fonds permet de choisir beaucoup plus facilement un fond correct, c'est-à-dire d'adap ter les fonds aux objets à trier.
La forme d'exécution représentée à la fig. 2 peut être modifiée comme représenté à la fig. 3 dans laquelle les fonds sont constitués par des cylindres 32 composés chacun d'un mandrin en matière plas tique ou en métal sur lequel est enroulée une feuille de papier ou une autre matière impressionnée photo graphiquement ou imprimée et enfermée à l'inté rieur d'un cylindre en une matière transparente telle que le verre ou le méthacrylate de méthyle.
Cette feuille peut, en différents endroits, être colorée à l'aide de quantités de couleurs relativement diffé rentes, ces couleurs étant choisies dans les couleurs de tri. Cette feuille peut aussi être constituée par un coin optique (c'est-à-dire un élément dont des parties différentes absorbent des quantités diffé- rentes de lumière ou des longueurs d'ondes diffé rentes de lumière), en celluloïde dont différentes parties sont agencées de façon à absorber la lumière à des degrés différents.
Les cylindres 32 sont montés sur des arbres 33 constituant les supports des fonds et entraînés par des pignons coniques 34, un volant à main 35 étant prévu pour la rotation des cylindres.
Les parties observées des cylindres 32 constituent des fonds et l'intensité de la réflexion de ces cylin dres est modifiée non pas en variant 1a distance entre les cylindres et les sources lumineuses, mais en faisant tourner les cylindres et en sélectionnant ainsi, en fait, différents fonds.
Comme précité, le tri de certains objets, par exemple des grains de café torréfié, est rendu dif ficile, du fait que la majeure partie de la lumière réfléchie par des objets de ce genre résulte d'une réflexion spéculaire. Ce problème peut cependant être résolu comme indiqué schématiquement à la fig. 4.
Comme la fig. 4 le montre, la lumière frappant un objet 2 et provenant de chacune des quatre sour ces lumineuses 20 subit une coIlimation dans le col limateur 38 et traverse une feuille 39 de Polaroïd (marque déposée), de sorte que l'objet 2 et les fonds reçoivent de la lumière à polarisation plane.
La lumière provenant de l'objet 2 et des fonds est réfléchie, par la lentille tubulaire 8, sur une ou les deux cellules photoélectriques 4, 5 (ces dernières n'étant pas représentées à la fig. 4), une cellule pho toélectrique étant utilisée pour chaque couleur dans laquelle le tri doit être effectué. Entre la lentille tubulaire 8 et l'objet 2 se trouve une feuille 40 de Polaroïd arrangée de façon à former un angle avec le plan de polarisation de la lumière polarisée réfléchie par l'objet 2, ainsi chacune des feuilles 39 forme un angle avec la feuille 40.
La disposition angulaire des feuilles 39 et 40 est telle que, si l'objet 2 est un miroir parfait, virtuellement aucune lumière n'atteigne les cellules photoélectriques 4, 5. La réflexion diffuse de l'objet 2 modifie, au contraire, la polarisation de la lumière et permet le passage d'une partie de celle-ci au travers de la feuille 40, vers les cellules photoélectriques 4, 5. La réflexion des fonds est naturellement constante une fois ceux-ci choisis de sorte qu'ils n'ont pas d'effet sur les modifications de la lumière polarisée causées par l'objet.
L'utilisation des quatre sources de rayons 20 et de leurs feuilles de Polaroïd 39 permet d'éviter la formation, sur l'objet, d'ombres pouvant provenir d'irrégularités de surface de l'objet. Ceci permet, si on le désire, d'observer l'objet de deux côtés plus ou moins diamétralement opposés, chaque côté ayant ses sources d'éclairement propres convenable ment croisées.
Comme la fig. 1 le montre, les objets 2 tombent librement au travers du cadre 3 au cours de leur inspection par les cellules photoélectriques ou photo- multiplicateurs 4, 5 qui sont respectivement prévues pour les deux couleurs de tri considérées.
La cons truction indiquée schématiquement à la fig. 1 et représentée en détail à la fig. 5, est réalisée de façon que la quantité de lumière transmise vers chacune de ces cellules photoélectriques ou photomultipli- cateurs ne soit pas affectée par la position de l'objet 2, au moment de son inspection, le long de sa ligne de chute ou dans le cas d'un décalage longitudinal de l'objet 2 par rapport à une ligne de chute désirée.
Comme la fig. 5 le montre, la lumière réfléchie par l'objet 2 frappe la lentille tubulaire 8 protégée contre la poussière par un couvercle en verre 41 et pourvue d'un objectif 9 comprenant les lentilles 42 et 43, d'une fer-te de balayage 10 et d'un système de lentilles 11 comprenant les lentilles 44, 45. L'agen cement est tel que l'objectif 9 focalise l'image de l'objet 2 à trier à hauteur de la fente de balayage 10.
Partant du voisinage immédiat du système de lentilles 11, une tige 12' en une matière transparente conductrice de la lumière, par exemple du méthyl métracrylate, fait partie de la pièce 12 conductrice de la lumière représentée à la fig. 1. La tige 12' est collée sur une plaque 46 en une matière transpa rente conductrice de la lumière et une autre tige 12" en une telle matière est également collée sur cette plaque 46. La plaque 46 est appliquée sur la surface polie 47 d'un miroir 48.
La tige 12" est divisée en deux branches 49, 50 présentant la forme générale d'un V. Ces branches 49, 50 atteignent respectivement les cellules photo électriques ou photomultiplicateurs 4 et 5, la bran che 49 ayant un diamètre ou une section plus petite que la branche 50.
L'extrémité extérieure 51 de chacune des bran ches 49, 50 est polie et un filtre de couleur 52 est intercalé entre les extrémités 51 et les cellules photo électriques ou photomultiplicateurs 4, 5. La lumière sortant de l'extrémité de la branche 49 atteint la cellule photoélectrique ou photomultiplicateur 4 via un miroir 53.
Le point de bifurcation 13 des branches 49, 50 (c'est-à-dire la pointe V) reçoit de la lumière de l'objet devant être trié. On peut donc remarquer que la quantité de lumière transmise aux cellules photoélectriques ou photomultiplicateurs 4, 5 n'est pas influencée par l'endroit précis d'où l'objet est observé.
De ce fait, la position de l'objet le long de sa ligne de chute ou un écart longitudinal limité de l'objet par rapport à une ligne de chute désirée n'a pas d'influence notable sur les quantités de lumière relatives captées par les cellules photoélectriques ou photomultiplicateurs 4, 5. La fig. 6 représente des moyens de détection photoélectriques (non illustrés à la fig. 1) qui utili sent de la lumière infrarouge pour détecter la pré sence ou l'absence d'un objet en regard des moyens d'observation.
La fig. 6 illustre également la forme d'exécution du comparateur électronique 15 repré senté schématiquement à la fig. 1.
La lumière tombant sur et réfléchie par l'objet 2 comprend à la fois de la lumière visible et de la lumière infrarouge, tandis qu'un ou plusieurs des fonds 22 réfléchissent moins de lumière infrarouge que les objets 2.
La lumière provenant d'un objet 2 et de chaque fond 22 est transmise, par un système optique non illustré et, via l'ouverture de vision relativement grande pratiquée dans une pièce métallique 55 et via l'ouverture de vision relativement étroite pra tiquée dans un filtre 56. Ce dernier est adapté pour transmettre de la lumière infrarouge seulement, toutefois son ouverture relativement étroite est adaptée à transmettre de la lumière visible seulement. La lumière provenant du filtre 56 tombe sur un miroir partiellement argenté 53'.
Ce dernier divise la lumière en deux parties, l'une qui illumine la cellule photoélectrique ou photomultiplicateur 4' sensible à la lumière visible seulement et l'autre qui illumine, via un filtre à infrarouge 57, une cellule photo électrique 58 adaptée pour produire un signal seule ment lorsqu'un objet 2 réfléchissant plus de lumière infrarouge que les fonds 22 est observé.
Il est à remarquer que la cellule photoélectrique 4', indiquée et décrite en référence à la fig. 6, est destinée à représenter la cellule photoélectrique 4 et 5 (et l'appareillage associé illustré à la fig. 5) utilisés pour effectuer le tri chromatique. Naturel lement une seule de ces cellules photoélectriques peut être utilisée (comme indiqué par 4') si le tri est monochromatique seulement.
La cellule photoélectrique 4' est reliée, par l'inter médiaire d'un amplificateur 59 et d'un condensateur 60, au circuit de grille d'une triode 61 dont les signaux commandent le fonctionnement de l'éjec- teur 16. La cellule photoélectrique 58 est reliée, par un amplificateur 62,à un inverseur de phase 63 destiné à produire deux signaux de phases opposées. Aux bornes de l'inverseur de phase 63 sont bran chées deux faibles résistances 64, 65 connectées dans un circuit 66 relié au circuit de grille, le circuit 66 comprenant une paire de diodes au silicium ou tube diodes 67, 68. La triode 61 est polarisée au cut-off par une source d'énergie 69.
En conséquence, quand l'inverseur de phase 63 ne produit aucun signal (c'est-à-dire qu'aucun objet 2 n'est observé), le circuit grille-cathode de la triode 61 est, en fait, court-circuité par les faibles résis tances 64, 65 et par les diodes 67, 68. Le fait qu'un court-circuit se produit en l'absence d'un objet 2 a pour résultat que la référence en fonction de la quelle la triode 61 fait la distinction entre des objets voulus et des objets indésirables, ne varie pas au cours d'une opération de tri. En outre, même si la cadence de chute des objets 2 en face de la fente de vision est irrégulière, le court-circuit se produit malgré tout au bon moment.
Lorsqu'un objet est observé par les moyens de détection, le circuit cathode-grille est rétabli ; un signal reçu par la cellule photoélectrique (ou les cellules photoélectriques) 4' est transmis par l'am plificateur (ou l'amplificateur différentiel) 59 si l'objet doit être rejeté, le signal augmente le poten tiel de la grille de la triode provoquant ainsi la conduction de cette triode et l'envoi d'un signal au dispositif d'éjection 16 (fig. 1).
Puisque en fonctionnement, l'objet 2 tombe libre ment, de la lumière infrarouge provenant de l'objet 2 passe par la partie fermée du filtre 56 avant et après que de la lumière visible provenant de l'objet 2 ne passe par l'ouverture pratiquée dans le filtre 56.
En conséquence, la cellule photoélectrique 58 sensible à l'infrarouge reçoit un signal légèrement avant et continue à le recevoir légèrement après que le signal soit reçu par la cellule photoélectrique 4' sensible à la lumière visible.
Cet arrangement compense les effets de retard introduits par le circuit.
L'éjecteur 16 de la fig. 1 est représenté en détail à la fig. 7. Comme cette figure le montre, l'air com primé de la conduite 17 peut être dirigé de l'aju- tage 18 sur un objet indésirable 2, de façon à écarter celui-ci. L'ajutage 18 est pourvu d'un obturateur de vanne 70 établissant et supprimant le passage du jet d'air.
L'obturateur de vanne 70 est pourvu, à une extrémité, d'une tige de soupape 71 rappelée, par des ressorts 72, 73, dans la position de fermeture ou de repos dans laquelle l'ajutage ne laisse pas passer d'air. L extrémité de la tige 71 la plus éloi gnée de l'ajutage 18 porte la bobine 74 d'un dispo sitif électromagnétique 75, la bobine étant excitée en réponse à un signal de la triode 61 indiquant la présence d'un objet 2 indésirable.
A la réception d'un signal de ce genre, la tige de soupape 71 est attirée, contre l'action des ressorts 72, 73, de façon à libérer le jet d'air et à écarter l'objet indésirable.
Lors de la désexcitation du dispositif électro magnétique, l'obturateur de vanne 70 est rabattu brusquement sur son siège par les ressorts 72, 73, de sorte que normalement un rebord se produira. Afin d'éviter tout rebond notable, la tige de soupape 71 est pourvue d'un rebord ou saillie 76, qui, lorsque la tige d'obturateur de vanne entre en contact avec son siège, frappe contre une butée 77. Cette butée 77 est portée par des ressorts 78, 79 de façon à pouvoir suivre, par effet de résilience, le mouvement de la tige de soupape. Elle consiste en un cylindre ou autre récipient rempli de laine de verre ou d'une matière semblable et rempli partiellement d'un liquide qui est de préférence de forte densité et de faible viscosité.
De cette manière, quand la butée 77 est frappée par le rebord ou saillie 76, le mouvement de la tige de soupape 71 est freiné, le mouvement de la butée 77 étant freiné par transfert d'énergie à la suite du forçage de liquide au travers des obstructions par tielles constituées par la laine de verre à l'intérieur du récipient.