CA2172844A1 - Dispositif de reconnaissance et/ou de tri de fruits ou legumes, procede et utilisation correspondants - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif de reconnaissance et/ou de tri de fruits ou légumes, comprenant des moyens (102; 1) d'éclairage d'un objet (101; 3) à reconnaître et/ou à trier, émettant au moins un faisceau de lumière incidente, des moyens (2) de récupération d'au moins une partie de la lumière diffusée par ledit objet et des moyens (fig. 9) d'analyse de ladite lumière diffusée, générant une information de reconnaissance et/ou de tri représentative dudit objet. Selon l'invention, lesdits moyens (2) de récupérations comprennent au moins deux récepteurs optiques (5) indépendants, placés sur des axes distincts et différents de l'axe dudit faisceau de lumière incidente, de façon que lesdits récepteurs optiques reçoivent des flux lumineux diffusés distincts (203A, 20B) correspondant à des portions au moins partiellement distinctes de ladite lumière diffusée, et lesdits moyens d'analyse (fig. 9) traitent de façon indépendante chacun desdits flux lumineux (3203A, 203B).

Description

wo 95/09698 PCT~R94/01139 4 ~

Dispositif de reconn~i~s~nce et/ou de tri de fruits ou légumes, procédé et -tili.~tion correspondants.
Le domaine de l'invention est celui de la reconn~i.cc~n~e et de l'analyse d'une ou plusieurs caractéristiques de fruits ou de légumes, en particulier en vu d'effectuer un tri S qu~lit:~tif de ces fruits ou légumes. Plus précisément, la présente invention concerne un dispositif et un procédé non destructeurs de reconn~icc~nre et de tri qll~lit~tif de fruits et de légumes.
L'invention peut notamment s'appliquer au tri automatique de pommes de terre entières non épluchées, de pommes de terre entières épluchées, de tomates de jardin et de tomates de serre, d'oignons, de poivrons, de pêches, d'abricots et d'agrumes, quelle que soit leur destination. Ces fruits et légumes peuvent par exemple être destinés à la transformation industrielle, à la consommation ou à la semence (en particulier pour les pommes de terre).
On connâît déjà de nombreuses machines de tri de fruits ou de légumes. De façon générale, la plupart de ces machines as~u,t;nl l'éclairage, des fruits ou légumes puis analysent d'une façon ou d'une autre la lumière restituée par le fruit ou légume. Ces différentes machines présentent toutes de nombreux inconvénients, et, en particulier, s'avèrent insnffic~mm~nt précises.
Certaines de ces machines, telles que celles décrites dans les documents de brevets DE-2746615, US4204050, US-4203522, US4120402, analysent les caractéris-tiques spectrales de la lumière réfléchie. Les produits sont éclairés et la lumière réfléchie captée est mesurée et analysée pour un certain nombre de longueurs d'onde. L'inconvé-nient majeur de ces machines est que l'analyse ne porte que sur l'aspect externe du produit. L'état interne du produit n'est pas analysé et la qualité est donc déterminée uniquement selon l'état de la surface (et éventuellement une couche à épaisseur insigni-fiante au dessous de celle- ci). Bien que largement utilicées, ces machines ne fournissent pas suffic~mment d'information par rapport à la qualité du produit et se caractérisent en conséquence par une faible précision au triage.
D'autres machines analysent la lumière diffusée directe qui a traversé le fruit.Les photorécepteurs sont placés sur le même axe que celui de la lumière incidente,de O 9~i, 09698 PCT~ /(1 l l 39 ~ 7~84~

façon à récupérer la plus forte intensité lumineuse possible. De telles machines sont par exemple décrites dans les documents de bre~et UK-1370147 (pour le tri de tomates selon leur couleur), DDR -75018 (pour le tri qualitatif de pommes de terre), BG-30805 (pour le tri automatique qualitatif de fruits).
Dans ces machines, on détermine au moins deux signaux électriques correspon-dant à des longueurs d'onde différentes, que l'on analyse de façon à actionner un mécanisme de tri.
Une faiblesse commune à ces dispositifs est leur précision insuffisante au triage.
Ils présentent é~alement l'inconvénient d'être très sensibles aux réflexions parasites de lumière, dues par exemple à la forme irrégulière du produit ou à d'autres facteurs aléatoires. Une autre de leurs faiblesses réside dans le fait qu'ils sont spécifiques à un produit ou une application donnée.
On connaît encore des méthodes de reconnaissance et de tri automatiques de fruits et de légumes, décrites par e~;emple dans les documents de bre~et UK-1370147, US-37~155-l et DE-27~3674, qui sont basées sur l'éclairage des produits dans ]e spectre lumineux visible et/ou infrarouge (par exemple avec des lampes halogènes), utilisant un certain nombre de longueurs d'onde. Selon cette technique, on ne récupère pas la lumière diffusée directe (c'est-à-dire dans l'axe du faisceau de lumière incidente), mais la lumière diffusée par ie produit sur les côtés de ce produit, puis on regroupe les deux faisceaux ~0 lumineux ainsi obtenus, a~ant d'en extraire deux canaux distincts, en ce qui conceme les longueur d'ondes.
Cette technique permet a priori de récupérer plus d'informations sur le produit,du fait que l'on recueille la lumière diffusée par le produit sur deux côtés. Toutefois, la recombinaison des deux faisceaux font que, dans la pratique, les éléments informatifs du faisceau lumineux recombinés sont fortement atténués, voire perturbés. A nouveau, la précision du tria~e est faible (le taux d'erreur constaté étant de l'ordre de 10 à 25%).
D'une façon générale, les dispositifs connus sont donc insuffisamment précis pour permettre une utilisation industrielle efficace. En particulier, ils ne permettent pas une détection efficace d'un défaut local du produit. De plus, ils sont généralement dédiés 3(! à un type de produit et une application donnés. f~< t_lr~c ar~ te.c~e~ ascc s-~r ~ rCc~fer~o~ ,~ ~Cr~ c~ QC
rS~ t~o~o1c d~ pP~s;cLr~ <~f7(c~S c4~ e,~c~.c de'cs~ d~ 5 W~ P~. 93 c~46~.
0~ ~n~o~; 6 ~cn~ k de f~ 2. o~,9~S3~ ~ ~re ~a5ce ~A~
l~obs~ ;c~ dc pe~5;~.~ c~ pr~ ~ s~ de~ ~c~ c~t c7pt;a~
p~ s~, W 0 95/09698 ~ PCT~FR94/01139 L'invention à notamment pour objectif de pallier ces divers inconvénients de l'état de la technique.
Plus précisément, un objectif de l'invention est de fournir un dispositif de reconn~i~s~nce et/ou de triage de fruits ou légumes de grande précision, permettant notamment la détection et la prise en compte de défauts locaux internes ou externes, même de petite taille, et éventuellement la dét~rmin~tion de l'emplacement de ces défauts.
Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif pouvant être mis en oeuvre pour un grand nombre de fruits ou légumes et pour un grand nombre d'applications. En d'autres termes, un objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif qui soit aisément adaptable en fonction des besoins.
Not~mmPnt, l'invention a pour objectif de fournir un tel dispositif qui détecte la présence ou non de défauts internes ou externes dus à des m~ lies, insectes, rongeurs, vers ou à des endommagements m~c~niques, la maturité, la couleur, la forme, la taille et la teneur en matière sèche d'un fruit ou légume, ou au moins une de ces informations.
Un autre objectif particulier de l'invention est encore de fournir un tel dispositif capable de pallier aux vieilli~sem~nt de certains composants, not~mm~nt optiques.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'un dispositif de reconn~i~s~nce et/ou de tri de fruits ou légumes, comprenant des moyens d'éclairage d'un objet à reconnâître et/ou à trier, émettant au moins un faisceau de lumière incidente, des moyens de récupération d'au moins une partie de la lumière diffusée par ledit objet et des moyens d'analyse de ladite lumière diffusée, générant une information de reconn~i~s~nce et/ou de tri représentative dudit objet, lesdits moyens de ré~;upé~dlion comprenant au moins deux récepteurs optiques indépen-dants, placés sur des axes distincts et différents de l'axe dudit faisceau de lumière incidente, de façon que lesdits récepteurs optiques reçoivent des flux lumineux diffusés distincts correspondant à des portions au moins partiellement distinctes de ladite lumière diffusée, lesdits moyens d'analyse traitant de façon indépendante chacun desdits flux lumineux.
On utilise ici et dans la suite le terme objet ou, indifféremment, produit pour wo 9s/09698 PCT/FRg4/01139 ~ ~28~

ciecigner tout élément susceptible d'être traité par le dispositif de l'invention, c'est-à-dire, essentiellement, les fruits et les légumes, mais également, le cas échéant, tout corps étrangers tels que les pierres ou les mottes de terre Une car~c~rictique essentielle de l'invention est donc de traiter indépe~ mm~n~
deux flux lumineux distincts, correspondant à des portions au moins partiellement différentes de l'objet. Il s'agit d'une approche totalement nouvelle pour l'homme du métier. En effet, celui-ci a toujours cherché à analyser la lumière restituée par l'objet de façon à obtenir le plus possible d'informations dans un f~icce~ll unique, soit en récupé-rant la lumière directe (dans l'axe de la lumière incidente), soit en regroupant deux faisceaux réfléchis. Il s'agissait d'une démarche spécifiquement globale, délivrant simplement une information de qualité globale et généralement peu fiable.
Au contraire, selon l'invention, il est aisé de détecter des défauts locaux, et éventuellement de les situer dans l'objet, tout en permettant bien sûr la détermination d'une indication de qualité globale. Le fait que la lumière récupérée est une lumière diffusée fait que celle-ci est porteuse d'informations précises et fiables sur la qualité
interne du produit.
De façon avantageuse, lesdits récepteurs optiques sont placés symétriquement de part et d'autre de l'axe dudit faisceau de lumière incidente. Par exemple, l'axe de chacun desdits récepteurs optiques forme avec l'axe dudit f~icce~ll de lumière incidente un angle compris entre 120 et 150.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention, lesdits moyens d'analyse prennent en compte au moins deux relevés de mesure succescifs de lumière diffusée correspondant à la projection dudit faisceau lumineux incident sur des zones au moins partiellement distinctes dudit objet.
De cette façon, I'analyse est très précise, et permet de détecter des défauts defaible taille.
Avantageusement, lesdits récepteurs optiques comprennent au moins un des moyens appartenant au groupe comprenant les objectifs et les diaphragmes à fente. Dans ce cas, la largeur de fente desdits diaphragmes à fente est par exemple choisie de façon que deux relevés de mesure consécutifs correspondent à deux tranches sensiblement WO 95/09698 PCT/FRg4/01139 ~ 72~

contigues sur ledit objet.
Dans un mode de réalisation préférentiel de l'invention,le dispositif comprend des moyens de division et/ou de filtrage d'au moins un desdits flux lumineux diffusés en au moins deux canaux lumineux présentant des bandes de fréquence distinctes. Lesdites bandes de fréquences sont par exemple choisies dans la fourchette de 550 à 900 nm.
Les moyens d'analyse traitent ces différents canaux pour effectuer le tri, selonun procédé plus précisément décrit par la suite.
De façon avantageuse, le dispositif de l'invention comprend également un jeu de moyens de transformation de chacun desdits flux ou canaux lumineux en des signaux optoélectroniques alimentant lesdits moyens d'analyse, et des moyens de tarage desdits moyens de transformation, délivrant une même référence lumineuse à chacun desdits moyens de transformation.
Lesdits moyens de tarage sont par exemple actifs en l'absence d'objets en regarddudit fai~ceal- de lumière incidente.
Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de l'invention comprend encore un récepteur optique complémentaire placé dans l'axe dudit faisceau lumineux incident et utilisé comrne détecteur de présence d'un objet dans le champ dudit faisceau incident Ce récepteur complémentaire permet d'assurer la synchronisation du dispositif, et notamment des moyens d'analyse et des moyens de tarage.
De façon avantageuse, le dispositif de l'invention co~ rt;nd des moyens d'addition d'au moins deux flux et/ou canaux lumineux issus de récepteurs optiques distincts, de façon à former un canal complémentaire.
Ledit canal complémentaire peut notamment présenter une bande de fréquence comprise entre 900 et 1500 nm. Dans ce cas, il permet de dét~rminer entre autre le taux de matière sèche.
Dans un mode de réalisation particulier, ce dispositif comprend des moyens réfléchi~s,.nt~ placés de façon à adapter le rapport entre la lumière diffusée par ledit objet et la lumière réfléchie par ledit objet dans la lumière reçue par lesdits récepteurs optiques.
L'existence, le positionnement et le coefficient de réflexion de ces moyens de _ WO 9S/09G98 PCT/liR94101139 ~
~2~

réflexion sont choisis en fonction des besoins, et notamment en fonction de la prépondé-rance de la qualité externe ou interne du produit.
Préférentiellement, lesdits moyens d'analyse colllp.~ lent des moyens de calcul du logarithme du rapport de deux canaux lumineux distincts extraits d'un même flux S lumineux.
Les inventeurs ont en effet constaté que cette information était particulièrement efficace pour l'analyse.
De façon avantageuse, lesdits moyens d'analyse comprennent également des moyens de détection de réflexions lumineuses parasites sur ledit objet, de façon à corriger les mesures effectuées.
Cette caractéristique découle directement de la présence de deux flux lumineux inclépen~l~ntc, qui permettent d'effectuer cette détection.
Préférentiellement, le dispositif comprend des moyens de programmation d'au moins une valeur de seuil de reconn~ics~nce et/ou de tri, informant lesdits moyens d'analyse. Ainsi, il est aisé d'adapter le tri en fonction des produits et/ou des besoins.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, le dispositif comprend des moyens d'amenée d'objets à trier, dirigeant lesdits objets de façon qu'ils tombent en chute libre entre lesdits moyens d'éclairage et lesdits moyens de récupération de lumière diffusée.
Avantageusement, lesdits moyens d'amenée colllp-t;mlent au moins un élément en forme de V dont chaque branche coll~pl~lld au moins deux bandes parallèles défilant à
des vitesses différentes.
Cet élément permet de bien séparer les objets à trier, en particulier lorsque ceux-ci sont regroupés en petits tas à l'origine.
L'invention concerne également un procédé de reconn~i~s~nce et/ou de tri de fruits ou légumes, comprenant les étapes suivantes:
- émission d'un faisceau de lumière incidente sur un objet à reconnâître et/ou à trier;
- récupération d'une partie de la lumière diffusée par ledit objet par au moins deux récepteurs optiques indépendants, placés sur des axes distincts et W O 95/09698 PCTA~R94/01139 différents de l'axe dudit faisceau de lumière incidente, de façon à obtenir des flux lumineux diffusés distincts correspondant à des portions au moins partiellement ~ tin(.tes de ladite lumière diffusée;
- analyse desdits flux lumineux diffusés, de façon à produire une information de reconn~ nce et/ou de tri représentative dudit objet.
Avantageusement, ladite étape d'analyse colllpl~nd les étapes suivantes:
- détermination d'au moins deux canaux lumineux présentant des bandes de fréquence distinctes à partir d'au moins un desdits flux lumineux;
- transformation optoélectronique desdits canaux lumineux en des signaux électriques correspondants;
- calcul du rapport de deux signaux électriques correspondant à des canaux lumineux issus d'un même flux luminP.ux;
- coll,p~dison dudit rapport avec au moins une valeur de seuil, de façon à
produire une information de reconn~i~s~nce et/ou de tri.
Le procédé colllpielld avantageusement de plus une étape de calcul du loga-rithme dudit rapport.
Préférentiellement, ladite étape de coll'l~a~dison coll,~,t;nd les étapes de:
- détermin~tion préalable d'un ensemble d'indices de référence prenant en compte au moins une des informations appartenant au groupe comprenant la longueur et/ou la surface dudit objet, le rapport de deux canaux lumineux, le logarithme dudit rapport, les caractéristiques spécifiques des fruits ou légumes à
trier, les critères de tri fixés par un utili.~z~tt~ r;
- calcul d'un jeu d'indices représentatifs de l'objet à trier, ledit jeu d'indices comprenant au moins un indice;
- comparaison de chaque indice représentatif de l'objet à trier avec les indices de référence correspondants.
Dans un mode de réalisation avantageux, ce procédé comprend les étapes suivantes:
- amenée en chute libre dudit objet en regard dudit faisceau de lumière incidente;

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- réalisation d'au moins deux relevés de mesure succeccifc, correspondant à deux zones au moins partiellement ~lictinf~c dudit objet;
- calcul d'un rapport de deux signaux électriques correspondant à des canaux lumineux issus d'un même flux lumineux pour chacun desdits relevés de mesure sllccescifc;
- détermination d'une courbe représentative de l'évolution dudit rapport durant la chute libre dudit objet;
- analyse de ladite courbe de façon à déterminer une information représentative de la qualité globale dudit objet.
Le procédé de l'invention peut encore comprendre une étape de regroupement d'au moins deux flux lumineux sur une bande de fréquence prédéterminée et une étape d'analyse du canal complémentaire produit lors de ladite étape de regroupement, délivrant une information représentative de la teneur en matière sèche dudit objet.
Avantageusement, le procédé comprend également une étape de détection de la présence d'un objet en regard dudit faisceau lumineux, produisant une information de présence, et une étape de synchronisation, tenant compte de ladite information de présence.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, le procédé comprend uneétape d'estimation du poids dudit objet. Cette information peut notamment permettre d'estimer le poids global etlou par catégories de tri de produits triés.
Le dispositif et/ou le procédé de l'invention peuvent notamment être utilisés pour au moins une des applications appartenant au groupe comprenant:
- analyse de la qualité interne d'un fruit ou légume;
- analyse de la qualité externe d'un fruit ou légume;
- analyse de la couleur interne d'un fruit ou légume;
- analyse de la couleur externe d'un fruit ou légume;
- analyse de la forme et/ou de la taille d'un fruit ou légume;
- analyse de la teneur en matière sèche d'un fruit ou légume;
- détection de défauts internes ou externes dus à une m~ lie, un insecte, un rongeur, un ver ou un endommagement m~canique;

WO 9s/09698 PCT~R94/01139 - détection d'un corps étranger tel qu'une pierre ou une motte de terre.
Par ailleurs, l'invention peut par en particulier être mise en oeuvre pour au moins l'un des fruits etlou légumes a~palLellant au groupe col~lplGIla - pommes de terre épluchées;
- pommes de terre non épluchées;
- tomates de jardin et tomates de serre;
- oignons;
- poivrons;
- pêches;
- abricots;
- agrumes.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparâîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à
simple titre illustratif et non limit~tif, et des dessins annexés dans lesquels:- les figures lA et lB présentent, respectivement en perspective et en vue de dessus, le principe général de l'invention, à savoir la scrutation du produit éclairé par une source de lumière, de deux points de vue lors de son passage-dans le capteur;
- la figure 2 est un schéma illustrant le principe de la réception de la lumièretransmise à travers le produit par deux canaux principaux A et B et de leur partage en cinq f~ ce~--x contenant les différents secteurs du spectre analysés;- la figure 3 présente quelques réalisations illustratives du rapport de deux signaux de longueurs d'onde différentes correspondant à des qualités différentesdu produit;
- les figures 4A à 4F illustrent quelques réalisations de signaux issus des canaux A et B correspondant à différentes positions d'un défaut dans le produit;
- la figure 5 est un schéma présentant l'algorithme de fonctionnement de l'analyseur logique;
- la figure 6 présente le principe de la réception ~imlllt~nPe de lumière tr~ncmi~e.
et de lumière réfléchie provenant d'un produit;

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~2~4 - les figures 7A et 7B donnent deux exemples du reflet lumineux sur le produit en passage dans la zone d'inspection, selon que celui-ci a une forme régulière ou irrégulière;
- la figure 8 est un schéma de principe de la caméra photométrique du dispositif;
S - la figure 9 est un schéma-bloc des moyens d'analyse du dispositif de l'invention;
- la figure 10 est un schéma des moyens de synchronisation de la figure 9;
- la figure 11 est un schéma des moyens de reconn~ics~nce de produits complètement défectueux et de corps étrangers;
- la figure 12 présente les diagrammes temporels des principaux signaux générés durant le passage du produit dans le dispositif de l'invention;
- la figure 13 illustre le "V" différentiel des moyens d'arnenée du dispositif de l'invention.
Avant de décrire le mode de réalisation particulier, on rappelle les avantages du dispositif de l'invention. Nol~nlllellt, grâce à l'éclairage par balayage de la longueur et à
la scrutation latérale du produit, les réalisations obtenues par balayage des trois faces contiennent de l'information sur l'état interne et externe de celui-ci, permettant la reconn~ics~nce de tout type de défaut à l'aide de seulement deux secteurs informatifs du spectre ~1 et ~2.
L'utilisation d'un secteur informatif supplémentaire ~c dans la région du procheinfrarouge, permet de reconnaitre, en combinaison avec ~1 et ~2, le taux de matière sèche (pour les pommes de terre, les tomates etc.), ou la présence de cavités, tout en reconnais-sant le degré de maturité du produit (respectivement la couleur interne et externe de tomates par exemple). Cette information est obtenue sans rotation du produit ni du système optique comme c'est le cas sur certains dispositifs connus.
L'erreur de tri est minimicée à l'aide d'une procédure itérative selon laquelle,pour un nombre de combinaisons d'indices égal à celui des classes recherchées, chaque combinaison possèdant une précision maximale de cl~csem~nt dans une classe donnée, la prise de décision définitive de la classification du produit s'effectue à l'aide d'un classificateur logique multi-éléments qui prend en compte les souhaits de l'~ltili.c~teur sur WO 95/09698 21~ 2 8 ~ ~ PCT/FR94/01139 la primauté de la précision dans telle ou telle classe.
Les méthodes connues n'offrent pas ces possibilités, parce qu'elles effectuent la classifications des objets en deux ou plusieurs classes de façon figée et à l'aide de la reconn:3ics:~nrc d'images où les objets sont divisés en classes par une seule combinaison informative contenant un nombre limité d'indices.
Un autre avantage est qu'il est possible de reconnâître de multiples défauts dans divers produits, et également, la qualité globale de pommes de terre entières non épluchées destinées à la consommation, à la transformation ou à la semence, la qualité
globale de pommes de terre entières épluchées, la qualité globale de tomates destinées à la consommation ou à la transformation, la qualité globale de pêches et d'abricots entiers, la qualité globale d'agrumes, de prunes, de poivrons, d'oignons etc.
Il est également possible de distinguer les taches vertes superficielles ou en profondeur (le coeur vert), de la queue et de la zone verte autour de celle-ci pour les tomates et pour d'autres produits.
Un autre avantage de l'invention consiste dans l'élimin~tion des réflexions lumineuses lors de la scrutation du produit, augmentant ainsi considérablement la précision de tri.
Le produit, orienté dans le sens de sa longueur, puis projeté à travers la zone de mesure de la caméra photométrique suivant une trajectoire déterminée par sa vitesse initiale et sa taille, tombe, dévié ou non latéralement par des impulsions d'air colllp,il-lé
commandées par des électrovannes et en fonction de la catégorie élue, dans des canaux couverts d'une surface de forme spéciale destinée à lui éviter des endommagements m( caniques.
Le dispositif donne la possibilité de prédéterminer la correspondance entre les trois catégories et les trois canaux de sortie de produits, ainsi que de regrouper ensemble différentes catégories (par exemple: première et deuxième ou deuxième et troisième dans un même canal), permettant ainsi de laisser tomber sans déviation la fraction q~ ntit~tive-ment la plus grande afin d'économiser de l'air comprimé.
Un autre avantage réside dans le fait que, parallèlement à la reconn~ics~nce qualitative du produit, sont déterminées également la quantité et la masse de celui-ci dans WO 95/09698 ~ ~ 7 2 8 ~ ~ PCT/FR94/01139 chacune des catégories, en choisissant dans l'or-lin~t.ollr, pour les différents produits ou pour les différentes espèces d'un produit donné, le modèle d'approximation correspon-dant. La mesure simultanée de la quantité (la masse) des produits dans chacune des catégories donne la possibilité d'arrêter au moment opportun le tri après avoir atteint une quantité voulue dans une catégorie donnée (et ceci, automatiquement ou par intervention de l'opérateur).
L'invention permet d'effectuer un tri selon une ou plusieurs contraintes de qualité, à savoir: défauts internes et externes, maturité, couleur, forme et teneur en matière sèche, sans détériorer l'intégrité du produit, et de reconnâître et discriminer les produits non standards en taille (trop petits ou trop grands), les résidus de terre et d'autres corps étrangers.
Cette tâche de reconn~is~nce de la qualité de fruits et de légumes est accomplieselon le principe illustré en figures lA et lB en mesurant la tr~n.smitt~nce lumineuse du produit 101 (par exemple une pomme de terre)- exposé d'une face à une source de lumière blanche 102 - grâce à la lumière tr~n~mi~e perçue par deux canaux optiques A et B situés symétriquement à un angle o~ de 120 à 150 par rapport à l'axe 103 du faisceau lllmin~nx incident et servant à la scrutation longitll-lin:~le du produit qui donne lieu à deux réalisations mathématiques de la transmitt~nce pour deux longueurs d'onde ~1 et ~2.
L'invention se distingue notamment par le fait que la lumière transmi~e rentre par une région de la surface du produit, à savoir le côté exposé à la lumière incidente, et traverse toute la tranche coplanaire 104 à l'image du filament de la lampe 102, pour ressortir notamment des deux régions donnant sur les canaux optiques A et B, sachant que les côtés en question sont complémentaires et de même superficie et forme.
Par une séparation et un regroupement adéquats, la lumière perçue par les canaux A et B est partagée en cinq f~i~cezlllx lA, 2A, lB, 2B et C, ainsi que cela est illustré en figure 2. Ces f~isce~llx contiennent différents secteurs du spectre du produit, de telle manière qu'il est possible d'utiliser .simlllt~nement jusqu'à cinq longueurs d'onde différentes ~lA, ~2A, ~lB, ~2B et ~C pour l'identification de la qualité recherchée.
La scrutation du produit suivant sa longueur L et à travers les cinq canaux d'information ainsi formés donne lieu respectivement à des réalisations de type U~lA(L), wo 95/09698 PCT/FR94/01139 ~28~'~

U~2A(L), U~lB(L), U~2B(L) et U~C(L) où les longueurs d'onde ~1 et ~2 de la région visuelle et proche infrarouge sont choisies dans la fourchette de 550 à 900 nm pour la reconn~i~s~nce de défauts, de la maturité, de la couleur et de la forme, tandis que ~C, située dans la région proche infrarouge de 900 à 1500 nm, conjointement avec ~1 et ~2, S permet de reconnâître la teneur en matière sèche.
Les longueurs d'onde informatives ~1 et ~2 sont choisies de façon à ce que la forme de la réalisation mathématique U~l/U~2(L) présente une relation injective avec la qualité du produit, ainsi que cela est illustré en figure 3.
Dans ce mode de réalisation la relation est la suivante:
- pour des produits non défectueux (13 lA, 13 lB), cette forme est convexe;
- pour les produits défectueux (132) elle est concave, et;
- pour les produits de qualité moyenne (133), elle est approximativement plate.
La présence de défauts locaux à la surface ou à l'intérieur, ou une forme asymétrique du produit, engendre des changements locaux sur la forme de la réalisation mathématique. Ainsi, il est possible de positionner approximativement un défaut sur le produit.
Les figures 4A à 4F illustrent quelques situations qui peuvent se présenter. Cesfigures associent à différents exemples de produits l'allure des faisceaux A et B, à partir desquels il est aisé de déterminer le rapport illustré en f1gure 3.
On observe les situations suivantes:
- figure 4A: le produit est bon: les deux courbes 141A et 141B sont convexes;
- figure 4B: un défaut 142 est sensiblement central: les deux courbes sont concaves (peu de lumière reçue par les deux récepteurs);
- figure 4C: un défaut 142 superficiel du côté du récepteur A: la courbe 141B
est convexe et la courbe 141A est concave;
- figure 4D: un défaut interne 142 du côté du récepteur B: la courbe 141B est mauvaise sur sa deuxième partie;
- figure 4E: un défaut 142 du côté de l'émetteur de lumière: les deux courbes sont mauvaises;
- figure 4F: un défaut 142 hors des axes des récepteurs: les deux courbes sont `~7~

moyennes. Ce dernier exemple montre que selon l'invention la lumière diffusée est prise en compte, ce qui permet d'obtenir plus d'information que dans le cas des systèmes à récupération de la lumière dans l'axe.
Plus généralement, la présence de défauts suivant l'axe du faisceau lumineux S incident provoque des changements analogues sur la forme des réalisations 141A et 141B
obtenues à travers les deux canaux A et B, tandis que la présence de défauts dans une zone décalée par rapport à cet axe affecte davantage la réalisation obtenue de celui des deux canaux A et B qui se trouve plus près du défaut.
Les réalisations logarithmiques lgU~l(L), lgU~2(L) et lgU~C(L) renseignent, elles aussi, sur la qualité du produit et, utilisées en combinaison avec la réalisation U~1/U~2(L) = T~l/T~2(L), permettent la reconn~i.cs~nce et la classification dudit produit.
A partir de trois points caractéristiques, par exemple, la réalisation U~1/U~2(L) est approximée par une sinusoide ou un autre modèle et les deux fonctions - la réalisation et le modèle mathématique - sont comparés à travers le calcul d'un groupe d'indices qui permettent de mettre en évidence les défauts locaux mais également de distinguer les zones vertes non acceptables à la surface et à l'intérieur de la tomate, du poivron etc... de celle marquée par la queue du produit et par la région verte autour de celle-ci.Ensuite, les réalisations collectées sur les deux canaux d'information A et B etleurs modèles sinusoïdaux sont comparés entre eux à l'aide d'un deuxième groupe d'indices qui sont utilisés pour la reconn~ n~e de défauts disposés asymétriquement à
l'interi~ur ou à la surface du produit et pour la reconn~ics~nce de la forme de celui-ci.
Pour la reconn~ s~nce de la qualité interne et externe générale des produits dont fait partie la teneur en matière sèche, mélanges de terre et d'autres corps étrangers, il est utilisé un troisième groupe d'indices.
En rapport avec son but désigné c'est à dire, permettre de détecter une caractéristique qualitative (à savoir différents types de défauts, couleur, maturité, forme, teneur en matière sèche ou la présence de corps étrangers), chaque indice en tant que fonction est confectionné du rapport de signaux, de leur logarithme et de la longueur du produit:

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Xj = fj(U~1/U~2, lgU~l, IgU~2, lgU~C, L), j=l.. n. (n étant le nombre d'indices) A l'aide d'une procédure itérative, il est composé une combinaison d'indices {Xj}m pour chaque catégorie du produit (j - numéro de l'indice, m - nombre de catégories) de façon à assurer, par la reconn~i~s~nce d'images, une précision maximale de l'attribution du produit à une classe donnée. L'attribution définitive du produit à la classe concernée s'effectue à l'aide d'un algorithme de prise de décision qui aboutit à un choix parmi les classes possibles.
Un produit à diagnostiquer est donc scruté par les canaux optiques donnant lieu à des réalisations qui sont soumises séparément pour chaque canal optique, à la classifica-tion de la façon illustrée en figure 5.
La réalisation du canal A (respectivement du canal B) est classifiée (151) par la combinaison d'indices {Xj }3 qui est spécialisée dans la reconn~ .c~nce de produits de troisième classe. Un diagnostic 152, à ce stade, d'appartenance à la troisième classe, est définitif - branche 153A (respectivement 153B).
Dans le cas contraire, la réalisation concernée subit l'épreuve (154, 155) de ladeuxième combinaison d'indices {Xj }2 qui détermine si le produit appartient ou non à la deuxième classe. Dans l'affirmative, le diagnostic du canal optique concerné est définitif (branche 156A (respectivement 156B)).
Si l'objet n'a pas été attribué à la deuxième classe, la réalisation du canal A
(respectivement du canal B) est soumise à la combinaison d'indices {Xj}l (157) qui constitue le diagnostic définitif (158) du canal concerné, en attribuant l'objet à l'une des classes possibles: branches 159A, 1510A ou 1511A (respectivement 159B, 1510B ou 151 lB) sur la figure 5.
Les diagnostics définitifs des deux canaux A et B, éventuellement contradictoi-res, parviennent à un bloc de prise de décision 1512 qui favorisera l'un ou l'autre en fonction de la préférence de l'utili.c~eur. Il faut noter que l'algorithme de prise de décision peut être modifié si l'utilisateur ne donne pas la priorité à la précision de la classe la plus qualitative.
Pour le tri de certains produits comme par exemple la pomme de terre destinée à

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2~4~

la transformation ou la tomate, cueillies précocement pour mûrir définitivement pendant le temps de transport, ou la pêche destinée à la consommation, ou les agrumes etc..., il est nrces.S~ire que la classification soit basée aussi bien sur la qualité interne que sur la qualité
externe.
Ceci est réalisé selon le principe illustré en figure 6 en reconn~ics~nt séparément la qualité externe par les coefficients de réflexion r(~i) et la qualité interne par les coefficients de tr~n~mitt~nre T(~i) à l'aide d'une surface réfléchics~nte neutre (grise) E
placée en face de l'un ou des deux canaux A et B. En faisant varier le coefficient de réflexion de la surface E dans la fourchette de 0 à 1, on obtient une augmentation de la précision sur la qualité externe du produit (par exemple, la couleur de la peau).
Les informations issues des deux canaux A et B sont traitées séparément de façon à permettre à l'opérateur de faire classifier le produit selon son degré de qualité
externe, interne ou globale (interne et externe).
Lors du passage par la zone d'inspection, un produit à forme irrégulière (ainsi que cela est illustré en figure 7A) ou dévié de sa trajectoire normale pour une raison quelconque (figure 7B), peut provoquer une réflexion lumineuse vers l'un des canaux optiques A et B dont l'intensité peut dépasser de plusieurs fois l'intensité de la lumière tr~n~mice à travers le produit et entraîner ainsi une erreur de diagnostic. Ceci peut être évité selon l'invention en détectant la présence de la réflexion sur le canal concerné et en effectuant la reconn~ o7~nre sur la base de la scrutation saine de l'autre canal.
En cas de détection cimult~nre de réflexions sur les deux canaux, signe de la forme irrégulière du produit, la reconn~i~s~nce qualitative est effectuée sur la base des informations provenant à la fois des deux canaux A et B.
L'invention permet également de déterminer, parallèlement à la reconn~i.c~nre qualitative des produits, leurs quantités dans chacune des catégories en choisissant dans l'ordinateur les modèles d'approximation correspondant aux différents produits ou aux différentes espèces d'un même produit.
Le dispositif de l'invention complelld not~mm~nt les éléments suivants: système de convoyage de produit à l'entrée, source de lumière et caméra photométrique pour l'éclairage du produit et l'acquisition de la lumière tr~n~mi~e selon deux directions et deux wo 95/0969~ PCTtFRg4/01139 ~7~g44 longueurs d'onde, séparateur fréquentiel - à effet permanent - du signal utile et du celui de la "compensation", amplificateurs munis de correcteur d'erreurs, convertisseur analogique--numérique, orllin~te~-r, intellu~l~ul~ de sortie de plliss~nce et organes de tri.
La figure 13 illustre un des éléments du système de convoyage, destiné à bien séparer les produits à analyser, de façon à garantir un espace minimnm entre deux produits consécutifs. Il s'agit d'un "V "de convoyage, dont chaque branche 1301A et 1301B est constituée d'au moins deux bandes sans fin parallèles 1302A, 1302B et 1303A, 1303B.
Selon l'invention, les deux bandes 1302i et 1303i se déplacent à des vitesses différentes et deux tremplins (non représentés) placés au fond du V déstabilisent les produits. Ainsi, les produits qui se trouvent entassés (1304) sont progressivement séparés (1305), ceux du dessus étant entrâînés plus lentement que ceux du dessous. A
l'extrémité du V de convoyage, les produits sont en file indienne, et avec une vitesse constante car ils sont entrâînés par les bandes du bas 1302A, 1302B.
La figure 8 illustre les éléments çssçntiels de ce dispositif, sur le plan optique.
Il colllpl~nd une caméra photométrique composée des élçments suivants: source lllmine~l~se à inr~n(lP~scence à fil~ment linéaire et système optique de projection 1, corps de la caméra 2 comportant les éléments réfléehis~s~nt 4, objectifs 5, lentilles convergentes 6, 14, 17 et 24, diaphragmes à fente 7, objectifs (également appelés collimateurs) 8, photorécepteurs de synchronisation 9, miroirs dichroiques 10 et 11, miroirs réfléchis-sants 12, filtres optiques 13, 14, 15, 16 et 23 pour les longueurs d'onde 12A, llA, llB, 12B et lC respectivement, photorécepteurs 18, 19, 20, 21 et 27, fibres optiques 22, modules de focalisation et de réglage de la lumière 25, diode électroluminescente 26 et préamplificateurs de courant photonique 28, caméra qui possède 7 sorties: cinq sorties d'information 29,30,31,32 et 33, une sortie de synchronisation 34 et une sortie 35 pour le système de stabilisation du rapport de deux signaux.
Les moyens de traitement électronique sont illustrés, sous la forme d'un schéma-bloc de fonctionnement en figure 9.
En ce qui concerne le canal A, les sorties d'information 29 et 30 de la caméra photométrique 2 (figure 8) sont connectées respectivement aux entrées de deux filtres ~ 7~4 identiques passe-haut 36 et 39 et de deux filtres identiques passe-bas 37 et 38. La sortie des filtres 36 et 39 est connectée respectivement à l'entrée de deux détecteurs 40 et 43, dont la sortie est connectée, à leur tour, à l'entrée de deux filtres passe-bas 44 et 47, dont la sortie est connectée à la première entrée des commnt~te.urs électroniques 51 et 54, S comml-t~teurs dont la sortie est connectée, pour leur part, à l'entrée des amplificateurs logarithmiques 56 et 57.
La sortie des filtres passe-bas 37 et 38 est connectée respectivement à l'entrée de deux ampli~lcateurs identiques 41 et 42, dont la sortie est connectée à la fois à l'entrée des deux co~ eurs identiques 45 et 46 et à celle des deux circuits identiques d'éch~ntillon-nage-blocage 48 et S0. La deuxième entrée des comparateurs 45 et 46 est liée à une source de tension de référence Uref, alors que leur sortie est connectée aux entrées d'un circuit logique de type "OU" 49, dont la sortie est connectée, pour sa part, à la fois à
l'entrée de comm~n(le des circuits 48 et S0, à une des entrées du circuit logique de type "OU" 64 - faisant partie du canal C (figure 8) - et à une des entrées logiques de l'ordina-lS teur 80.
La sortie des circuits 48 et 50 est connectée respectivement à l'autre entrée des commllt:lte.urs électroniques 51 et 54 et aux deux entrées du diviseur analogique 52 dont la sortie est connectée à l'une des e~L.~;lllilés de la résistance 56.
Enfin, pour ce qui concerne le canal A, la sorties des filtres 44 et 47 est connectée aux deux entrées du diviseur analogique 53. Quant au canal B, les sorties d'information 32 et 31 de la caméra photométrique 2 (figure 8) sont connectées aux entrées correspondantes de ce canal qui comprend des modules absolument identiques à
ceux de 36 à 57 reliés entre eux de façon identique aux modules du canal A.
En ce qui concerne le canal C, la sortie d'information 33 de la caméra photomé-trique 2 est connectée à la fois aux entrées d'un filtre passe-haut 58 et d'un filtre passe-bas S9, la sortie des filtres 58 est 59 est connectée respectivement à l'entrée des circuits 60 et 61 - respectivement amplificateur et détecteur - dont la sortie est connectée à
l'entrée des circuits 62 et 63 - respectivement échantillonneur-bloqueur et filtre passe-bas.
La sortie de ces deux derniers est, à son tour, connectée à deux des entrées du commuta-teur électronique 65.

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La sortie du circuit 49 du canal B, de même que celui du canal A, est à la fois reliée à une entrée logique de l'or-lin:~tçur 80 et à la denxième entrée du circuit logique de type "OU" 64 dont la sortie est connectée à l'entrée de comm~nde du circuit 62. Le circuit 65, pour sa part, est connecté par sa sortie à l'entrée de l'amplific~tel-r logarithmique 66.
La sortie logique de l'ordinateur 80 est connectée à la fois à l'entrée de comm~ncle des comml-t~teurs électroniques 51 et 54 des deux canaux A et B, ainsi qu'à
celle-ci du commut~teur électronique 65 du canal C et à l'entrée de comm~nde du générateur d'impulsions 67 dont la sortie est connectée à l'entrée 35 de la caméra photométrique 2.
La sortie des amplificateurs logarithmiques 55 et 57 du canal A et leurs homologues du canal B est connectée aux quatre entrées de l'additionneur 71 dont la sortie est connectée à la première entrée du multiplexeur 78. La sortie de l'~mplificateur log~rithmique 55 du canal A et de celui du canal B sont respectivement connectées à la fois aux deux premières entrées de l'additionneur 72 et à la deuxième et la neuvième entrée du multiplexeur 78, tandis que la sortie de l'amplificateur logarithmique 57 du canal A et de son homologue du canal B sont respectivement connectées à la fois aux deux premières entrées de l'additionneur 73 et à la cinquième et la huitième entrée du multiplexeur 78.
La sortie de l'ampli~ teur logarithmique 66 du canal C est connectée ~imult:~ne-ment à la troisième entrée des additionneurs 72 et 73, ceux-ci étant connectés par leur sortie respective à la quatrième et à la septième entrée du multiplexeur 78. L'autre extrémité de la résistance 56 du canal A et de son homologue du canal B est connectée respectivement à la quatrième entrée du bloc de comparateurs 70, à la troisième et à la dixième entrée du multiplexeur 78, ainsi qu'aux deux contacts de l'interrupteur 69.
La sortie du diviseur analogique 53 du canal A et de son pendant du canal B est connectée respectivement à la sixième et à la dixième entrée du multiplexeur 78. La sortie du circuit d'échantillonnage-blocage 48 du canal A et du circuit correspondant du canal B
est connectée respectivement à la première et à la deuxième entrée du bloc de compara-teurs 70 dont les sorties sont connectées à deux entrées logiques de l'or lin~teur 80.
La première extrémité des potentiomètres 74, 75, 76 et 77 est connectée à la WO 9S/09698 PCT/1~94/01139 tension de référence Uref, tandis que leur deuxième extrémité est connectée à la masse, leur point-milieu est connecté respectivement à la douzième, à la treizième, à la quator-zième et à la quinzième entrée du multiplexeur 78 dont la sortie est connectée à l'entrée du convertisseur analogique-numérique 79. Les entrées/sorties numériques de celui-ci sont connectées à l'ordinateur 80 qui, pour sa part, est connecté au module de comm~n(le du dispositif 81 et aux interrupteurs électroniques de puissance 82 ceux-ci étant connectés par leur sortie aux organes de tri 83.
La figure 10 présente les détails des moyens de synchronisation 68, dont l'entrée, reliée à la sortie 34 de la caméra photométrique 2, est connectée à la fois à l'une des entrées du comparateur 86 et à l'entrée du détecteur de pic 85 dont la sortie est connectée à l'une des entrées du comparateur 88. La sortie de ce dernier est connectée à
l'entrée de comm~n-lç du compteur réversible 87, alors que la sortie du comparateur 86, pour sa part, est connectée ~imlllt~nçment à une entrée logique de l'ordinateur 80 et à
l'entrée de mise en marche du générateur d'impulsions 84 dont la sortie est connectée à
l'entrée de comptage du co~ ul réversible 87.
La sortie numérique de celui-ci, pour sa part, est connectée à l'entrée nllm~rique du convertisseur numérique-analogique 90 dont la sortie analogique est connectée à
l'entrée de l'ampli fiç~tçllr 91. La sortie de ce dernier amplificateur est connectée à la fois à
l'autre entrée du comparateur 88 et à l'entrée du filtre passe-bas 92 dont la sortie est connectée à l'une des extrémités du potentiomètre 89. L'autre extrémité de ce dernier est connectée à la masse, alors que son point-milieu est connecté à l'autre entrée du comparateur 86.
La figure 11 présente un schéma plus détaillé des moyens 70 de reconn~i~s:~nce de produits complètement défectueux et de corps étrangers, qui possèdent 4 entrées (deux groupes de deux correspondant aux canaux optiques) et deux sorties. L'une des entrées corresponde au canal A (respectivement canal B) est connectée au bloc 48 et l'autre est reliée à la résistance 56.
En interne, ces entrées sont connectées aux premières entrées (respectivement deuxièmes entrées) des comparateurs 95 et 96. La première extrémité des potentiomètres 93 et 94 est connectée à la source de tension de référence Uref, leur deuxième extrérnité

wo 95/09698 ~ 1 ~ 2 ~ 4 k PCTIFR94/01139 est connectée à la masse, tandis que leur point-milieu est connecté respectivement à la deuxième entrée des colllpaldL~urs 95 et 96 des deux canaux A et B.
La sortie des comparateurs 95 et 96 est connectée respectivement à la première entrée des deux circuits logiques de type "OU" 97 et 98, et de la même manière la sortie des deux colllpaldteurs cullc;spondants du canal B est connectée à la deuxième entrée des mêmes circuits 97 et 98, dont les sorties sont connectées, pour leur part, à des entrées logiques de l'or lin~tçnr 80.
Le dispositif de l'invention fonctionne de la façon suivante: lors de son passage à travers la zone d'inspection de la caméra photométrique 2 (figure 8), le produit 3, éclairé par la source lumineuse 1, est traversé par la lumière qui sera perçue par les deux canaux optiques identiques A et B, qui à leur tour donneront lieu également à un troisième canal C.
Le système optique de la source lnminçu~e 1 projette l'image du filament linéaire de la source sur la surface éclairée du produit 3 sous la forme d'une tache lumineuse rectangulaire. Les tranches observées de la surface du produit possèdent la même forme et la même largeur, à savoir la largeur de l'image du filament, et à l'aide des objectifs 5 elles sont projetées sur les plans des diaphragmes à fente 7 et en conséquence le produit est scruté de deux faces suivant toute sa longueur pendant son passage dans la zone d'inspection.
Par l'intermédiaire des collimateurs 8, des miroirs dichroiques et réfléchi~s~nt~
10, 11 et 12, les flux h]mineux A et B sont, chacun, partagés en 3 parties, filtrés par les filtres 13, 14, 15, 16 et 23 et sont focalisés, par les objectifs convelgellt~ 17 et 24, sur les photorécepteurs 18, 19, 20, 21 et 27. Il en résulte ainsi 5 canaux optoélectroniques possibles correspondant à des différents secteurs du spectre de 550 à 1500 nm qui sont formés par les cinq filtres lumineux à longueurs d'onde ~lA, ~2A, ~lB, ~2B et ~Cdont le choix dépend du type du produit à trier et de la qualité à diagnostiquer.
Les mêmes photorécepteurs reçoivent également le signal lllmin~ux de référence de la diode électroluminescente 26, acheminé par fibre optique, focalisé et réglé par les modules 25.
Les photorécepteurs 18, 19, 20, 21 et 27 ont pour rôle de transformer les WO 95/09698 PCT/FRg4/01139 1 .cign~llx lumineux, en l'occurrence les lumières tr:~n~mi.ce et de référence, en signaux électriques qui sont amplifiés par les amplificateurs 28 et acheminés à travers les sorties 29, 30, 31, 32 et 33, vers les entrées des deux canaux électriques identiques A et B et du canal C (figure 9).
En l'absence de produit, le f~i~ce~ll lumineux de la source 1 atteint et excite le photorécepteur 9, en passant par le système optique convergent 6. Lors de chaquepassage du produit à travers la zone de mesure, le faisceau lumineux en question est coupé, ce qui provoque à la sortie du photorécepteur 9 une série d'impulsions électriques dont la durée et l'intervalle de succession sont en relation directe avec la longueur de chaque produit et leur intervalle de succession, ainsi que cela est illustré en figure 12, a (arrivée des produits) et signal b (signal délivré par le photorécepteur 9).
Le signal électrique de synchronisation 34 ainsi obtenu aux sorties de la caméraphotométrique 2 est commllniqué au module de synchronisation 68 (figure 9) dont le fonctionnement est mis en évidence sur la figure 10.
L'absence de produit fait exciter Iedit photorécepteur 9, qui de son coté active la sortie 34 de la caméra photométrique 2, connectée au i~.tect~ur de pic 85 (figure 10). Le signal à l'entrée du détecteur 85 étant maximal, celui à sa sortie l'est également, ce qui provoque, en passant par un système de suivi de signal constitué du comparateur 88, du générateur d'impulsions 84, du compteur réversible 87, du convertisseur analogique-num-érique 90, de l'amplificateur 91 et du comparateur 86, à l'entrée du filtre passe-bas 92 un signal dont la valeur est égale à la valeur maximale de la sortie du det~ct~l-r de pic.
Ce signal de référence est filtré par le filtre passe-bas 92 et transmis ensuite au potentiomètre 89 délivrant un signal proportionnel à cette valeur maximale qui permettra au comparateur 86 de la comparer continuellement avec la valeur courante du signal du photorécepteur. La pénétration du produit dans la zone de mesure et donc dans le f~isce~
lurnineux fait ~limin~lcr de plus en plus le signal du photorécepteur.
Lorsque le signal en question devient plus faible ou égal au signal qu'on reçoitdu point-milieu du potentiomètre 89, le comparateur 86 commute, fait arrêter le généra-teur d'impulsions 84 et envoie en même temps une impulsion à niveau actif vers l'ordinateur 80. A l'inverse, la sortie du produit de la zone de mesure fait augmenter le wo gs/09698 PCT/FR94/01139 ~172~

signal du photorécepteur 9 et entrâîne à terme la commllt~tion du comparateur 86, provoquant ainsi la mise en marche du générateur d'impulsions 84 du système de suivi du niveau maximal, et transmet .~imult~nément un signal à niveau non actif "0" vers l'ordinateur 80.
Ni les changements lents de l'intensité du flux lumineux dus au vieillissement de la source lumineuse et à l'encrassement du système optique, ni la coupure prolongée du faisceau lumineux n'influent sur le seuil de commut~tion du comparateur 86, car, d'une part, la valeur de référence issue du potentiomètre 89, est, en l'absence du produit, proportionnelle au m~ximum du signal courant, et d'autre part, la constante du temps de décharge du détecteur de pic est choisie s--ffi.~mment grande.
A la chute du signal de synchronisation, l'ordinateur 80 transmet un signal de mise en marche à l'entrée correspondante du générateur d'impulsions 67 qui, en conséquence, met en marche la diode électroluminescente 26 en activant l'entrée 35 de la caméra photométrique 2. Les impulsions luminçuses émises par 26, à travers les élément~
lS de focalisation et de réglage 25 et par l'interme~i~ire des fibres optiques 22, parviennent aux entrées des photorécepteurs 18, 19, 20, 21 et 27.
La durée Tc du paquet d'impulsions est choisie de façon à être toujours plus courte que la pause Tp (l'intervalle de temps entre deux produits se suivant), ainsi que cela est illustré en figure 12, signal c.
A partir des sorties 29 et 30 de la caméra photométrique 2 provenant du canal A
(figure 8 et 9), on obtient deux signaux utiles U~lA et U~2A et deux signaux de compensation U~lEA et U~2EA. Les signaux utiles sont d'abord filtrés par les filtres passe-bas 37 et 38, amplifiés ensuite par les amplificateurs 41 et 42, puis transmis aux circuits d'échantillonnage-blocage 48 et 50 et acheminés enfin vers les premières entrées des comparateurs 45 et 46. Sur la deuxième entrée des comparateurs en question est connectée la même tension de référence Uref.
Si le niveau des ~i~n~llx utiles est plus bas que cette tension de référence, les circuits 48 et 50 sont en mode de fonctionnement "échantillonnage" et les signaux apparaissent à leurs sorties. Si le produit éclairé dévie considérablement de sa trajectoire normale ou s'il a une forme irrégulière, il donne lieu à la réflexion (figure 7) et provoque WO gs/09698 PCT/FR94/01139 le dépassement de Uref par U~lA ou U~2A ce qui fait changer d'état à la sortie des comparateurs 45 et/ou 46, et donc également la sortie des circuits logiques 49 et 64, et met en état de "blocage" les circuits 48, 50 ainsi que le circuit d'échantillonnage-blocage 62 du canal C, et émet ~imlllt~nkment un signal à niveau actif vers l'or(lin~t~.ur 80.
Ainsi, les signaux U~lA et U~2A sont mémorisés et restent inchangés pendant le temps de la réflexion et l'or~lin~t~ur reconnâît lequel des deux canaux A et B a perçu la lumière réfléchie et avorte sur le canal perturbé le diagnostic qui aurait donné un résultat erroné.
Après le départ du produit de la zone d'inspection, l'or(lin~t~ur reçoit un signal du circuit de synchronisation 68 et met en marche le générateur d'impulsions 67,provoquant la diode électroluminescente 26 qui émet à son tour des impulsions lumineu-ses acheminées par les modules 25 et les fibres optiques 22 vers tous les photorécepteurs 18, 19, 20, 21 et 27 (figure 8).
Transformées en signaux électriques, ces impulsions sont tr~n~mi~cs par les mêmes sorties 29 et 30 du canal A de la caméra photométrique vers l'électronique du canal A (figure 9) et sont séparées respectivement par les filtres passe-haut 36 et 39, rectifiées par les détecteurs 40 et 43 et filtrées par les filtres passe-bas 44 et 47. C'est ainsi que, durant le passage du produit, le canal A délivre deux signaux utiles correspon-dant aux longueurs d'onde en observation, U~lA et U~2A, tandis que dans l'intervalle qui sépare deux passages du produit, les signaux délivrés sont ceux de compensation, U~lEA et U~2EA, de durée Tc (figure 12).
La sortie des blocs 48 et 50 étant connectée à l'entrée du diviseur analogique 52, la sortie numérique de celui-ci représente la valeur U~lA/U~2A. Les mêmes signaux issus des blocs 48 et 50 sont également transmis respectivement vers la première entrée des commut~teurs électroniques 51 et 54. Les .cign~llx de compensation disponibles à la sortie des blocs 44 et 47, sont transmis au deuxième diviseur analogique 53 qui délivre (pendant les pauses), à son tour, le rapport U~lEA/U~2EA.
Les mêmes signaux provenant des blocs 44 et 47 sont transmis aussi vers la deuxième entrée des co~ r~ 51 et 54 respectivement. Sur présence du produit dansla zone d'inspection, ces collll"~ t~urs vont présenter les signaux utiles sur leurs sorties, signaux qui sont pris en logarithme respectivement par les amplificateurs lo,~a, ;Ih,.~iques 55 et 57, avant d'attaquer la première sortie des additionneurs analogiques 71, 72 et 73, et respectivement, deux entrées du mnltiplexeur 78.
Lors des pauses entre les produits, le circuit de synchronisation 68 passe en état passif, faisant mettre en marche le générateur d'impulsions par l'ordinateur et faisant commuter les commllt~teurs 51 et 54 - par leurs entrées de comm~n~le - de façon à faire apparâître sur leur sortie les signaux de compensation U~lEA et U~2EA, pris ensuite en log~rithmP respectivement par les mêmes amplifie~tellrs log~rithmiques 55 et 57.Le canal B est conçu et fonctionne comme le canal A, à ceci près que les signauxd'entrée du canal B correspondent aux longueurs d'onde ~lB et ~2B. Tout comme pour le canal A, ses ~ign~llx de sortie (voir figure 9) sont envoyés vers additionneurs 71, 72 et 73.
Le canal C se distingue des canaux A et B par le fait qu'il traite une seule longueur d'onde ~C et, à partir du signal 33 de la caméra photométrique 2 (figure 8) passé dans les filtres passe-bas 58 et passe-haut 59, génère seulement deux signaux U~C
et U~EC qui subissent, à travers les blocs 60, 61, 62, 63, 64, 65 et 66, un traitement analogue à celui de leur homologue des canaux A et B.
La présence du produit dans la zone d'inspection fait apparaître les signaux suivants à la sortie respective des additionneurs 71, 72 et 73:
1/2(1gU~lA - lgU~2A + lgU~lB - lgU~2B), 1/2(1gU~lA + lgU~lB) - lgU~C et 1/2(1gU~2A + lgU~2B) - lgU~C .
Pendant les pauses Tc, où fonctionne le système de compensation, ces mêmes sorties des additionneurs délivrent des signaux en rapport avec les signaux de compensa-tion U~lEA, U~2EA, U~lEB, U~2EB, U~EC.
Les trois derniers signaux utiles et leur homologue de compensation, les deux signaux utiles U~ 1 A/U~2A, U~ 1 B/U~2B et leur homologue U~lEA/U~2EA, U~lEB/U~2EB, ainsi que les signaux lgU~lA, lgU~2A, lgU~lB et lgU~2B sont envoyés, à travers le multiplexeur 78, vers le convertisseur analogique-numérique 79 où
ils sont convertis avant d'atteindre l'ordinateur 80.

WO 95/09698 PCT/FRg4/01139 Ce dernier procède à l'addition des signaux logarithmiques et à la division des autres signaux utiles par leur homologue pour éliminer l'effet des variations du gain du circuit optoélectronique des canaux A, B et C dues au vieillissement, aux changements de température, aux fluctuations d'~lim~nt~tion etc. n calcule ensuite la valeur des indices Xj et de leurs combinaisons {Xj }m Dans cet espace à m dimensions constitué par les combinaisons d'indices, lui même une projection de l'espace d'indices à n dimensions, et par les méthodes dereconn~ nce de formes, on analyse les données calculées et, à travers un algorithme de prise de décision (figure 5), on classe le produit dans une catégories en fonction de sa qualité recherchée, à savoir, la couleur, le degré d'importance de ses défauts, la maturité, la forme, la teneur en matière sèche, etc.
L'algorithme permet également de discriminer les corps étrangers. En fonction de la décision définitive du cl~c~ifir~te.ur logique, I'ordinateur 80 émet un signal vers le bloc des interrupteurs de p~ n~e 82 qui met, à son tour, en fonctionnement l'organe de tri correspondant 83.
Les potentiomètres 74, 75 et 76 permettent de déplacer la frontière entre les catégories de produits lorsque ceux-ci sont triés par couleur ou par maturité, tandis qu'avec le potentiomètre 77 on détermine la valeur limite de la teneur en matière sèche, lorsque celle-ci représente un critère supplémentaire de tri.
Le bloc 81 émet deux signaux numériques à destination de l'or-lin~te.ur 80 dont l'un permet de déter niner la frontière entre les différentes catégories lorsque le tri est basé
sur la gravité des défauts, et ceci en (l~te.rmin~nt les probabilités à priori de la présence de produits de chaque catégorie de qualité dans le flux d'entrée du dispositif. L'autre signal numérique du bloc 81 permet l'ajustement d'un paramètre dans l'algorithme de reconnais-sance en fonction de l'état qualitatif général du produit dépendant des conditions climatiques et du sol, des conditions et de la durée de stockage etc En fonction du degré d'opacité optique de la couche superficielle du produit et selon la primauté ou non de la qualité interne sur la qualité externe, on choisit le coefficient de réflexion adéquate des éléments réfléchissants 4 (figure 8).
En fermant l'interrupteur 69, les sorties des résistances 56 (figure 8) sont ~72~4 réunies, con~lni~nt au mélange des signaux issus des canaux A et B, pour aboutir à deux ensembles de signaux identiques suivant: 1/2(U~lA/U~2A + U~lB/U~2B). Cela permet de trier le produit selon sa qualité globale (couleur, m~tnritP, teneur en matière sèche).
Le mode de réalisation décrit ci-dessus n'est bien sûr nullement limit~tif de S l'invention. L'homrrie du métier pourra im~giner de lui-même de nombreuses v~ri~ntPs sans sortir du champ de la présente demande de brevet.
Les adaptations suivantes sont not~mmPnt possibles:
- utilisation de plusieurs sources d'éclairage (en faisant en sorte, de préférence, que la lumière récupérée soit au moins en partie une lumière diffusée, et non une lumière directe, en choisissant de façon adéquate, le positionnemP.nt des capteurs par rapport aux sources);
- utilisation de plus de deux récepteurs optiques indépendants et/ou de plus de deux canaux par flux lumineux récupérés, de façon à augmenter les signaux analysés;
- analyse effectuée directement sur un élément de convoyage, et non plus durant une chute libre;
- modification des moyens de traitement, par exemple en numérisant directement les signaux optoélectroniques et en effectuant un traitement entièrement (ou essentiellement) numérique;
- adaptation de l'algorithme de tri, en fonction des besoins et des produits;
. . .

Claims (16)

REVENDICATIONS

1. Dispositif de reconnaissance et/ou de tri de fruits ou légumes, comprenant des moyens (102;1) d'éclairage d'un objet à reconnaître et/ou à trier, émettant au moins un faisceau de lumière incidente, des moyens (2) de récupération d'au moins une partie de la lumière transmise au travers dudit objet, et des moyens d'analyse de ladite lumière transmise générant une information de reconnaissance et/ou de trireprésentative dudit objet, lesdits moyens (2) de récupération comprenant au moins deux récepteurs optiques (5) indépendants placés sur des axes distincts, différents de l'axe dudit faisceau de lumière incidente, et situés, par rapport audit objet, du côté
opposé audit faisceau lumineux, caractérisé en ce que chacun desdits récepteurs optiques (2) comprend des moyensde sélection (5, 7) d'une partie de ladite lumière transmise, correspondant à une portion dudit objet, de façon qu'au moins deux portions au moins partiellement distinctes dudit objet soient reçues successivement, pendant le passage dudit objet en regard dudit faisceau incident, et analysées par lesdits moyens d'analyse.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de sélection (5, 7) d'une partie de ladite lumière transmise comprennent au moins un des moyens appartenant au groupe comprenant les objectifs (5) et les diaphragmes à
fente (7), de façon que la partie observée et la partie éclairée dudit objet appartiennent sensiblement à un même plan et définissent une tranche transversale dudit objet.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les axes desdits récepteurs optiques (5) sont situés symétriquement par rapport à l'axe dudit faisceau lumineux incident et forment chacun un angle sensiblementcompris entre 120° et 150° par rapport à l'axe dudit faisceau lumineux incident.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ceen ce qu'il comprend des moyens (10 à 16) de division et/ou de filtrage optiques d'au moins un desdits flux lumineux transmis en au moins deux canaux lumineux (201A, 201B, 202A, 202B) présentant des bandes de fréquence distinctes.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un jeu de moyens de transformation optoélectronique (18 à 21, 27)de chacun des flux lumineux (203A, 203B) reçus par les récepteurs optiques (5) ou des canaux lumineux (201A, 201B, 202A, 202B) en des signaux électriques alimentant lesdits moyens d'analyse (fig.9), et des moyens de stabilisation contrôlant lesdits moyens de transformation optoélectronique de façon à maintenir sensiblement constant un rapport desdits signaux électriques, lesdits moyens de stabilisation étant actifs en l'absence d'objets en regard dudit faisceau de lumière incidente.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en cequ'il comprend un détecteur optoélectronique complémentaire (9, figure 10) placédans l'axe dudit faisceau lumineux, permettant de détecter la présence d'un objet, lorsque ledit faisceau est occulté partiellement jusqu'à une valeur de référence, ladite valeur de référence étant mise à jour en fonction du maximum de lumière reçue en l'absence d'objet, de façon à rester insensible aux variations de l'intensité dudit faisceau incident dans le temps.

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en cequ'il comprend des moyens d'addition (12,23,24) d'au moins deux flux (203A, 203B) et/ou canaux lumineux issus de récepteurs optiques distincts de façon à fournir un canal complémentaire (20C), ledit canal complémentaire (20C) présentant une bande de fréquences comprise entre 900 et 1500 Nm.

8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé et cequ'il comprend des moyens réfléchissants (4), présentant un coefficient de réflexion prédéterminé et placés sensiblement face auxdits récepteurs optiques (5), de façon à adapter le rapport entre la lumière transmise par ledit objet et la lumière réfléchie par ledit objet dans la lumière reçue par lesdits récepteurs optiques.

9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ceque lesdits moyens d'analyse comprennent des moyens de détection de réflexions lumineuses parasites sur ledit objet, de façon à éliminer leur influence sur la qualité
de ladite reconnaissance.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'amenée desdits objets ayant au moins un élément en forme de Vé dont chacune des branches (1301A, 1302B) est composée d'au moins deux bandes parallèles (1302A, 1302B, 1303A, 130313) défilant à des vitesses différentes, afin d'ordonnancer lesdits objets en file indienne.

11. Procédé de reconnaissance et/ou de tri de fruits ou légumes utilisant l'émission d'un faisceau de lumière incidente sur un objet (1,102) à reconnaître et/ou à trier et la récupération d'une partie de la lumière transmise par ledit objet par au moins deux récepteurs optiques (5) indépendants, placés sur des axes distincts et différents de l'axe dudit faisceau de lumière incidente, de façon à obtenir au moins deux fluxlumineux transmis (203A, 203B) distincts correspondants à des portions au moins partiellement distinctes de ladite lumière, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
- réalisation d'au moins deux relevés de mesure successifs, correspondant à deux zones au moins partiellement distinctes dudit objet;
- calcul d'un rapport de deux signaux électriques correspondant à des canaux lumineux issus d'un même flux lumineux pour chacun desdits relevés de mesure successifs;
- détermination d'une courbe représentative de l'évolution dudit rapport durant le déplacement dudit objet;
- analyse de ladite courbe de façon à déterminer une information représentative de la qualité globale dudit objet.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend, pour chacun desdits relevés, les étapes suivantes:
- Récupération de la lumière transmise par ledit objet dans deux directions A etB correspondant aux flux lumineux transmis (203A, 203B), lesdites directions A et B étant situées symétriquement par rapport à l'axe dudit faisceau lumineux incident, et formant chacune un angle sensiblement compris entre 120° et 150° par rapport audit axe dudit faisceau;
- Détermination d'au moins deux canaux lumineux (201A, 201B, 202A, 202B) présentant des bandes de fréquence distinctes à partir d'au moins un desdits flux lumineux (203A, 203B);

- Séparation et mélange optiques desdits flux lumineux (203A, 203B) afin de les diviser en au moins cinq nouveaux faisceaux dont une partie constitue un canal spécial C, - Filtrage desdits faisceaux en bandes spectrales distinctes représentatives de la qualité dudit objet;
- Transformation optoélectronique desdits faisceaux lumineux et des signaux électriques correspondant;
- Traitements mathématiques comprenant la résolution de rapports des signaux, la résolution des logarithmes sur lesdits signaux et sur lesdits rapports et calcul d'algorithmes de prise de décision de classification qui portent sur la totalité de la durée des signaux comprise entre le début et la fin de l'objet scruté.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, caractérisé en ceque ladite classification est basée sur la détermination d'un ensemble d'informations et de données formant un espace d'indices et de combinaison d'indices représentatifs d'au moins une des informations appartenant au groupe comprenant la longueur et/ou la surface dudit objet, le rapport de signaux provenant de deux canaux lumineux, le logarithme dudit rapport, les caractéristiques spécifiques des fruits ou légumes à trier et les critères de tri fixés par l'utilisateur.

14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le regroupement desdits flux lumineux en un canal complémentaire (20C) délivre une information représentative de la tenur en matière sèche dudit objet.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'estimation du poids dudit objet.

16. Utilisation du dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 et/ou du procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 15 pour au moins une des applications appartenant au groupe comprenant:
- l'analyse de la qualité interne d'un fruit ou légume;
- l'analyse de la qualité externe d'un fruit ou légume;
- l'analyse de la couleur d'un fruit ou légume;
- l'analyse de la forme et/ou de la taille d'un fruit ou légume;

l'analyse de la teneur en matière sèche d'un fruit ou légume;
la détection de défauts internes et/ou externes dus à une maladie, un insecte, un rongeur, un ver, un endommagement mécanique.