Appareil à trier par tri chromatique Cette invention concerne le tri chromatique d'objets. L'invention est d'un intérêt particulier, mais n'est toutefois pas limitée à cette application, lorsqu'on désire trier par qualité plutôt que par nuances de couleurs, c'est-à-dire lorsqu'on désire trier en,
fonction des réflexions relatives dans deux ou plusieurs parties du spectre plutôt qu'en fonc tion de la quantité de lumière réfléchie par l'objet à l'intérieur d'une portion seulement du spectre.
Le tri d'objets. en fonction de leurs couleurs est généralement effectué pendant leur chute libre, chaque objet passant au cours de sa chute en regard d'un dispositif d'observation photoélectrique. Lors qu'un tri utilisant deux couleurs est effectué, il est naturellement désirable que la quantité de lumière transmise aux deux moyens photoélectriques, un pour chacune de ces couleurs,
ne soit pas affectée par la position de l'objet le long de sa ligne de chute ou par de petits écarts longitudinaux de cet objet hors de la ligne de chute désirée.
La présente invention a pour objet un appareil à trier comprenant un élément conducteur de lumière présentant des branches se rencontrant approximativement en un point commun, des moyens pour diriger la lumière à partir d'un objet devant être trié jusque sur ce point commun, des moyens d'observation photoélectriques disposés à l'extrémité extérieure de chacune des branches de l'organe conducteur de lumière ainsi que des moyens, commandés par les moyens d'observation photoélectriques, pour séparer les objets désirés des objets indésirables.
De préférence, un moyen d'observation photo électrique disposé à l'extrémité d'une desdites branches est sensible à de la lumière d'une couleur, tandis qu'un moyen d'observation photoélectrique disposé à l'extrémité d'une autre de ces branches est sensible à de la lumière d'une autre couleur.
De préférence, l'appareil comprend un objec tif qui focalise une image d'un objet devant être trié sur une fente d'observation ainsi qu'un système de lentille, disposé du côté opposé à la fente, pour diriger la lumière à partir de cet objet jusque sur le point de séparation des branches d'une tige trans parente, conductrice de lumière, bifurquée, dont chacune des branches conduit à une cellule photo électrique.
Les moyens pour séparer les objets désirés des objets indésirables peuvent comporter un disposi tif d'éjection pour retirer les objets indésirables, ainsi que des amortisseurs pour amortir le mouve ment des parties mobiles du dispositif d'éjection lorsque ces parties mobiles retournent dans leur position inactive.
Le dispositif d'éjection comporte de préférence des moyens commandés par une vanne pour pro duire un jet d'air en vue de retirer un objet indé sirable, l'amortisseur servant à amortir le mouve ment de l'obturateur de la vanne.
Les amortisseurs comportent de préférence un récipient contenant de la laine de verre, c'est-à- dire un matériau de faible densité et compressible et rempli partiellement 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.
La fig. 2 est une vue en plan d'un cadre cons- tituant une partie de l'appareil de la fig. 1.
Les fig. 3 et 4 représentent schématiquement des variantes du cadre représenté à la fig. 2. La fig. 5 représente schématiquement des moyens prévus sur le cadre pour empêcher les effets de réflexion spéculaires par les objets triés.
La fig. 6 est une coupe d'une autre partie de l'appareil de la fig. 1.
Les fig. 7 et 8 représentent schématiquement d'autres parties encore de la fig. 1.
Sur la fig. 1 qui est une représentation sché matique, 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 uti liser, si on le désire, d'autres dispositifs d'alimenta- tion 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 avec des 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 réflé <I>chie</I> par ceux-ci est captée par une ou plusieurs paires de cellules photoélectriques ou photomulti- plicateurs 4, 5.
Quoiqu'une seule paire de cellules photoélectri ques, ou photomultiplicateurs, 4, 5 soit représentée, il est préférable d'utiliser quatre de ces paires, une le long de chaque côté du cadre 3.
Les cellules photoélectriques ou photomultipli cateurs sont pourvues chacune de filtres de cou leur différente 6, 7, de façon qu'une des cellules photoélectriques ou photomultiplicateurs de chaque paire soit sensible à la lumière d'une couleur déter minée réfléchie par les objets 2, tandis que l'autre cellule photoélectrique ou photomultiplicateur de la paire est sensible à de 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 tubu laire 8 contenant un objectif 9 pour focaliser une image d'un objet 2 sur une fente de balayage 10, un système de lentille portant la. référence générale 11 et une pièce transparente, conductrice de la lumière 12 ayant des membres qui divergent à partir d'un point de séparation 13.
Les sorties des cellules photoélectriques ou photomultiplicateurs 4, 5 sont connectées à un amplificateur différentiel 14 dont la sortie com mande, à son tour, un comparateur électronique 15 destiné à faire la distinction entre des objets vou lus et des objets indésirables.
Quand un objet indésirable 2, traversant le cadre 3, est détecté par un comparateur 15, un signal est transmis par celui-ci à un dispositif d'éjection 16 à commande - électrique. 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) sont rendues réflectrices de lumière (par exemple par application d'une couche d'émail vitreux), se trouvent quatre sources lumineuses ou lampes 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 indirecte, un filtre de transmis sion infrarouge 21 étant placé (pour un motif décrit ci-après) sur la trajectoire 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 le quel 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 con cerne 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 grandeur de l'objet 2 sur la quantité de lumière captée par 11a cellule photoélectrique correspon dante.
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 29 solidaire du support de fond 23 correspondant. Les disques de chaque paire de disques adjacents sont aussi reliés entre eux par une tringle 30. Il est à noter que les tringles 30 sont parallèles aux tringles 29 mais qu'elles sont fixées, par pivot, sur leur disque correspondant, en des points angulairement décalés par rapport aux points de pivotement des tringles 29, le décalage étant d'environ 90o.
Un bras de commande 31, dirigé vers l'exté rieur, est fixé sur le disque 25. Le bras de com mande 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 de deux jeux de tringles de connexion 29, 30 assure que le déplacement des disques 25-28 ne soit jamais entravé par le fait qu'un jeu de trin gles se trouve au point mort.
Le bras de commande 31 peut être fixé en tou tes positions voulues à l'aide d'une tige filetée 31' avec une tête de commande manuelle de plus grand diamètre.
Comme le montrent les lignes en traits inter rompus, le mouvement des fonds 22 suite à un déplacement du bras de commande 31 n'est pas linéaire. Cependant, les fonds sont choisis de façon à être 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 facile ment, dans la forme d'exécution représentée à la fig. 2, en déplaçant le bras de commande 31, faire varier l'éclairement des fonds d'environ<B>30%.</B> 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, en remplaçant les fonds 22 et leurs supports 23 par des cylindres 32. Chaque cylindre 32 se compose d'un mandrin en matière plastique ou en métal sur lequel est enroulée une feuille de papier ou une autre matière impressionnée photographiquement ou imprimée et enfermée à l'intérieur d'un cylindre en une matière transparente comme le verre ou le méthacrylate de méthyle.
Cette feuille peut, en dif férents endroits, être colorée à l'aide de quantités de couleurs relativement différentes, ces couleurs étant choisies dans les couleurs de tri. Ou bien, ladite feuille peut consister en un coin optique (c'est-à-dire un élément dont des parties différentes absorbent des quantités différentes de lumière ou des longueurs d'ondes différentes de lumière), fait en celluloïde dont différentes parties sont agencées de façon à absorber la lumière à des degrés dif férents.
Les cylindres 12 sont montés sur des arbres 33 entraînés par des pignons coniques 34, un volant à main 35 étant prévu pour la rotation des cylindres.
Les parties observées des cylindres 32 consti tuent des fonds et l'intensité de la réflexion de ces cylindres est modifiée non pas en variant la dis tance entre les cylindres et les sources lumineuses, mais en faisant tourner les cylindres et en sélec tionnant ainsi, en fait, différents fonds.
Une autre façon de faire varier l'intensité de réflexion des fonds est représentée schématique ment à la fig. 4.
Dans cette forme d'exécution, les fonds 22 et les sources lumineuses 20 sont immobiles de sorte qu'il est impossible de faire varier la quantité de lumière frappant les fonds en modifiant l'écartement entre les sources lumineuses et les fonds.
Cependant, un collimateur 20' est placé devant chaque source lu mineuse 20 et, au-dessus des sources lumineuses 20 et des lentilles 20', se trouve une croix rotative 36 pourvue, à l'extrémité de chaque branche, d'une partie 37 de prolongement dirigée vers le bas qui, dans certaines positions angulaires de la croix 36, joue le rôle de masque dans le voisinage des len tilles 20' de manière à réduire la quantité de lu- mière frappant les fonds 22. La croix 36 peut être mise en rotation en déplaçant, à la main, une de ces branches.
La pièce 36 peut aussi être mise en rotation par d'autres moyens (non représentés.) 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 est cependant ré solu comme indiqué schématiquement à la fig. 5.
Comme la fig. 5 le montre, la lumière frappant un objet 2 et provenant de chacune des quatre sources lumineuses 20 subit une collimation dans le collimateur 38 et traverse une feuille 39 de Pola roïd , (marque enregistrée), de sorte que l'objet 2 reçoit de la lumière à polarisation plane.
La lumière provenant de l'objet 2 et du fond est réfléchie, par la lentille tubulaire 8, sur une ou les deux cellules photoélectriques 4, 5 (ces. dernières étant représentées à la fig. 5). Une cellule photo électrique étant utilisée pour chaque couleur dans laquelle un tri doit être effectué.
Entre la lentille tubulaire 8 et l'objet 2 se trouve une feuille 40 de Polaroïd arrangée de façon à faire un angle avec le plan de polarisation de la lumière polarisée réfléchie par l'objet 2. C'est-à-dire que chacune des feuilles 39 fait un angle avec la feuille 40.
La disposition angulaire des feuilles 39 et 40 est telle que, si l'objet 2 est un parfait miroir, aucune lu mière n'atteigne virtuellement les cellules photo- électriques 4, 5. La réflexion diffuse de l'objet 2 mo difie, 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 cons tante une fois que ceux-ci ont été 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 lampes 20 et de leurs feuilles de Polaroïd 39 permet d'éviter la forma tion, sur l'objet, d'ombres pouvant provenir d'irré gularités 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 convenablement 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 pho- tomultiplicateurs 4, 5 qui sont respectivement pré vues pour les deux couleurs de tri considérées. La construction des organes 4 à 13 indiquée schémati quement à la fig. 1 et représentée en détail et dans une réalisation pratique à la fig. 6,
est réalisée de façon que la quantité de lumière transmise vers chacune de ces cellules photoélectriques ou photo- multiplicateurs 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. 6 le montre, la lumière réfléchie par l'objet 2 frappe la lentille tubulaire 8 pourvue d'un couvercle en verre 41 contre la poussière, d'un objectif 9 comprenant les lentilles 42 et 43, d'une fente de balayage 10 et d'un système de len tille 11 comprenant les lentilles 44, 45. L'agence ment est tel que l'objectif 9 focalise l'image de l'objet 2 à trier sur la fente de balayage 10.
Partant du voisinage immédiat du système de lentille 11, une tige 12' en une matière transparente conductrice de la lumière, par exemple du méthyl méthacrylate, fait partie de la pièce conductrice de la lumière 12 représentée à la fi-. 1. La tige 12' est collée à une plaque 46 en une matière transparente conductrice de la lumière et une autre tige 12" en une telle matière est collée à la plaque 46. La pla que 46 est appliquée sur la surface polie 47 d'un miroir 48.
La tige 12" se divise en deux branches 49, 50 se présentant comme deux branches d'un V. Ces branches 49, 50 atteignent respectivement les cellu les photoélectriques ou photomultiplicateurs 4 et 5, la branche 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 et les cellules photo électriques ou photomultiplicateurs 4, 5. La lu mière sortant de l'extrémité de la branche 49 atteint la cellule photoélectrique ou photomulti- plicateur 4 via un miroir 53.
Le point de bifurcation 13 des branches 49, 50 (c'est-à-dire la pointe du V) reçoit la lumière ré fléchie par l'objet devant être trié. On peut donc remarquer que la quantité de lumière transmise aux cellules photoélectriques ou photomultiplica- teurs 4, 5 n'est pas nnfluencée par l'endroit précis d'où l'objet 2 est observé. De ce fait, la position de l'objet le long de sa ligne de chute ou un écart lon gitudinal 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 cel lules photoélectriques ou photomultiplicateurs 4, 5.
La fig. 7 illustre les moyens de détection photo électriques (non illustrés à la fig. 1) qui utilisent de la lumière infrarouge pour détecter la présence ou l'absence d'un objet devant les moyens d'observa tion. La fig. 7 illustre également la réalisation du comparateur électronique 15 qui est illustré sché matiquement 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 l'intermédiaire d'un dis- positif optique (non illustré) et via l'ouverture de vision relativement grande pratiquée dans une pièce métallique 55 et via l'ouverture de vision re lativement étroite pratiquée dans un filtre à infra rouge 56. Ce dernier est adapté pour transmettre seulement la lumière infrarouge à l'exception de cette ouverture relativement étroite où il est adap té à transmettre de la lumière visible seulement. La lumière passant par ce filtre 56 tombe sur le miroir 53' partiellement argenté.
Ce dernier divise la lumière en deux parties, une qui illumine la cellule photoélectrique ou photomultiplicateur 4' sensible à la lumière visible seulement, et une autre qui illumine, via un filtre à infrarouge 57, une cellule photoélectrique 58 qui est adaptée à produire un signal seulement lors de l'observation d'un objet 2 reflétant plus de lumière infrarouge que le fond 22.
Il est à remarquer que la cellule photoélectrique 4' indiquée et décrite en relation à la fig. 7, est des tinée à représenter les cellules photoélectriques 4 et 5 (et l'appareillage associé illustré à la fig. 6) uti lisées pour effectuer le tri par couleur. Naturelle ment, seule une de ces cellules photoélectriques peut être utilisée (comme indiqué par 4') lorsque le tri doit être effectué au moyen d'une seule cou leur.
La cellule photoélectrique 4' est reliée, par l'in teimédiaire d'un amplificateur 59 et d'un condensa teur 60, au circuit de grille d'une triode 61 dont les signaux commandent le fonctionnement de l'éjecteur 16. La cellule photoélectrique 58 est re liée, par un amplificateur 62, à un inverseur de phase 63 destiné à produire deux signaux de pha ses opposées. Aux bornes de l'inverseur 63 se trou vent deux faibles résistances 64, 65 connectées dans un circuit 66 relié au circuit de grille, le cir cuit 66 comprenant une paire de diodes au silicium ou tube diodes 67, 68. La triode 61 est polarisée au point de blocage par une source d'énergie 69.
En conséquence, quand l'inverseur de phase 63 ne produit aucun signal (c'est-à-dire qu'aucun ob jet 2 n'est observé), le circuit grille-cathode de la triode 61 est, en fait, court-circuité par les faibles résistances 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 fonc tion de laquelle la triode 61 fait la distinction en tre des objets voulus et des objets indésirables, ne varie pas au cours d'une opération de tri. En ou tre, 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 grille-cathode 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 rendant ainsi cette triode conductrice, ce qui envoie un signal au dis positif d'éjection 16 (fig. 1).
Puisqu'en fonctionnement l'objet tombe en chute libre, de la lumière infrarouge venant de l'objet 2 passera au travers de la portion non ouverte du filtre 56 avant et après que la lumière visible venant de l'objet 2 passe au travers de l'ouverture pratiquée dans le filtre 56.
En conséquence,<B>-</B>la cellule photoélectrique 58 sensible aux infrarouges reçoit son signal légère ment avant et continue à le recevoir légèrement après le signal reçu par la cellule photoélectrique 4' sensible à la lumière visible. Cet arrangement compense les effets de retard dans le circuit.
L'éjecteur 16 de la fig. 1 est représenté en détail à la fig. 8. 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 écar ter celui-ci. L'ajutage 18 est pourvu d'un obtura teur de vanne 70 établissant et supprimant le pas sage 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 éloignée de l'ajutage 18 porte la bobine 74 d'un dispositif électromagnétique 75, la bobine étant excitée en réponse à un signal de la triode 61 in diquant 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 indé sirable.
Lors de la désexcitation du dispositif électroma gnétique, l'obturateur de vanne 70 est rabattu brusquement, par les ressorts 72, 73, sur son siège, de sorte qu'il y aurait normalement un rebond. Afin d'éviter tout rebond notable, la tige de sou pape 71 est pourvue d'un rebord ou saillie 76 qui, lorsque la tige d'obturateur de vanne se trouve sur son siège, frappe contre une butée 77. Cette butée 77, portée par des ressorts 78, 79, de façon à pou voir suivre, par effet de résilience, le mouvement de la tige de soupape, consiste en un cylindre ou autre récipient rempli de laine de verre ou d'une matière semblable et rempli partiellement d'un li quide 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.