Titre de l'invention : PROCEDE DE TRI ET DE CARACTERISATION DE DECHETS, EN PARTICULIER DES

EMBALLAGES

[0001 ] La présente invention a trait au domaine de la caractérisation et du tri des

déchets et plus particulièrement des emballages, notamment les emballages en verre, métal, plastique, papier, carton.

[0002] Un premier type de technologie utilisée pour le tri automatisé repose sur des machines de tri optique, qui utilisent généralement la spectrométrie lumineuse pour caractériser la matière des objets d’un flux de déchets. Selon cette

technologie, les objets sont irradiés par un spectre lumineux, généralement dans les longueurs de l’infrarouge, parfois complétée par des analyses

complémentaires, et un capteur enregistre le spectre réfléchi, pour le comparer à des spectres enregistrés dans une base de données de spectres, qui permet d’identifier la matière des objets irradiés. Un tel procédé est par exemple décrit dans la demande WO2013/027083. Toutefois, les performances de

discrimination entre les différentes matières ne sont pas totalement satisfaisantes, notamment dans le domaine du plastique, où de nouveaux flux complexes ont été mis sur le marché (de type multicouche, assemblages complexes, nouvelles résines opaques, ...) qui ne sont pas toujours bien reconnus ou dans le cas d’exigence des repreneurs de taux de pureté élevés, (parfois bien supérieurs à 95%), requis pour le recyclage de certains plastiques.

[0003] Aussi récemment, des systèmes employant l’analyse d’images dans le visible ont vu le jour, notamment grâce au développement de l’intelligence artificielle, et aux algorithmes développés grâce aux méthodes d’apprentissage à l’aide de banques d’images (« deep learning » en anglais) afin de reconnaître l’objet lui- même (par sa forme, son aspect, ...) et non plus la matière composant un objet. La reconnaissance des objets à trier par les robots trieurs de déchets (ou simplement à caractériser), actuellement sur le marché se fonde généralement sur un système d’arches de caractérisation des déchets en ligne permettant l’analyse d’images obtenues par éclairage sous lumière blanche et détection dans le spectre visible. Typiquement, le flux d’objets (bouteilles, raviers, barquettes, canettes, boîtes, films, morceaux de papier ou de carton, ...) est éclairé par une lumière blanche, et les images sont capturées par une caméra (active dans la lumière visible), images qui sont ensuite analysées à l’aide d’algorithmes pour identifier/caractériser les objets du flux.

[0004] Cependant, les performances de ces systèmes de détection dans le visible sont encore inférieures aux attentes des exploitants (à ce jour, de l’ordre de 85% de taux de reconnaissance en moyenne) et les qualités des produits après tri par les robots ne répondent en général pas aux critères des repreneurs de matières premières secondaires, nécessitant l’ajout de trieurs humains en complément des robots.

[0005] Ce faible niveau de performances du système de reconnaissance des objets est notamment dû au fait que l’analyse est actuellement effectuée uniquement avec de la lumière blanche et avec une caméra dans le visible : il y a donc peu de contrastes et de facteurs discriminants pour l’identification. En particulier, les objets transparents sont peu visibles, les objets superposés peuvent être mal identifiés (une bouteille transparente au-dessus d’une bouteille de couleur est généralement considérée comme une bouteille de couleur par exemple) et les objets imbriqués sont mal identifiés (en particulier, les bouteilles en PET

(polyéthylène téréphtalate) imbriquées dans une cannette d’aluminium). On peut également mentionner le problème de discrimination entre le PET opaque et le PEHD (Polyéthylène haute densité), deux plastiques utilisés pour la fabrication des bouteilles de lait : le PET opaque est actuellement considéré comme un contaminant du PEHD, il convient donc de réduire au minimum la teneur en PET opaque des lots de PEHD, mais les systèmes actuels de tri automatiques ne donnent que des performances médiocres pour l’instant.

[0006] Il existe donc un besoin pour un procédé et un système de tri des déchets automatisé, qui soit plus discriminant tout en étant simple à mettre en oeuvre et si possible avec peu de surcoûts par rapport aux systèmes actuellement sur le marché.

[0007] Résumé de l’invention

[0008] Le demandeur a démontré que l’utilisation de lumières de différentes natures pour irradier un flux de déchets permet d’obtenir des images plus contrastées, facilitant l’analyse d’image et résultant en une meilleure discrimination des déchets en fonction de leur matière.

[0009] On notera que l’invention s’applique non seulement à la caractérisation et au tri de déchets, mais à la caractérisation et au tri de tout objet en général.

[0010] Ainsi un objet de l’invention concerne en premier lieu un système de

caractérisation d’objets d’un flux d’objets à trier, le flux d’objet à trier étant installé sur un dispositif de convoyage, comprenant :

- Un organe d’acquisition d’image installé de sorte à pouvoir acquérir au moins une image d’une portion du flux d’objets à trier, l’organe d’acquisition d’image couvrant visuellement une zone appelée zone d’identification des objets ;

- Une première source lumineuse, émettant dans le spectre visible, installée en surplomb et éclairant ladite portion de flux d’objets à trier dont ladite au moins une image est acquise par l’organe d’acquisition d’image 8 ;

- Un organe de caractérisation apte à caractériser les objets de ladite portion du flux d’objets à trier en fonction de ladite au moins une image acquise.

[0011 ] Le système étant caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins une

deuxième source lumineuse, de nature distincte de la première source lumineuse, permettant l’apparition d’informations visuelles supplémentaires sur ladite au moins une image acquise.

[0012] L’apparition de ces informations visuelles supplémentaires, qu’il s’agisse de reflet de couleurs et/ou de fluorescence, permettent l’ajout de pixels discriminants supplémentaires dans l’image acquise pour améliorer la caractérisation des objets dans l’image.

[0013] Avantageusement et de manière non limitative, la dite au moins une

deuxième source lumineuse émet une lumière ultraviolette permettant l’apparition d’une fluorescence dans le spectre visible lorsqu’un objet de la portion de flux d’objets réagit aux ultraviolets.

[0014] Avantageusement et de manière non limitative, ladite au moins une deuxième source lumineuse émet une lumière dans le spectre visible, de couleur distincte et/ou d’intensité distincte de la première source lumineuse, et orientée de sorte à éclairer selon un angle d’éclairage distinct de la première source lumineuse les objets de la portion de flux d’objet éclairée par la première source lumineuse.

Ceci permet notamment de mieux faire ressortir les contours des objets du flux d’objets.

[0015] Avantageusement et de manière non limitative, ladite au moins une deuxième source lumineuse est installée de sorte à définir un axe d’éclairage principal formant un angle aigu avec un plan dans lequel s’étend le dispositif de

convoyage dudit flux d’objets. Ainsi, on améliore l’apparition de contours lumineux distinctifs sur les bords des objets.

[0016] En particulier, la deuxième source d’éclairage forme un angle de 30° à 45° avec le plan dans lequel s’étend le dispositif de convoyage dudit flux d’objets, ce qui assure un éclairage relativement rasant et apte à éclairer une large zone d’objets à détecter.

[0017] Le système comprend en outre une unité de prélèvement d’objets connectée à l’organe de caractérisation, l’unité de prélèvement étant configurée pour prélever des objets selon des caractéristiques prédéterminées, obtenues par l’intermédiaire de l’organe de caractérisation.

[0018] En particulier l’unité de prélèvement est une unité de préhension robotisée.

[0019] Un autre objet de l’invention concerne une méthode de caractérisation

d’objets à trier, comprenant les étapes successives suivantes :

a) fournir un flux d’objets à trier ;

b) illuminer au moins une partie dudit flux avec au moins une première source lumineuse et une deuxième source lumineuse de manière concomitante, la première et la deuxième source lumineuse étant de natures différentes, et au moins une des deux sources comprenant des longueurs d’onde du spectre visible,

c) acquérir au moins une image dans le spectre visible de ladite partie de flux illuminée ;

d) détecter au moins un objet dans ladite image acquise ;

e) caractériser ledit objet détecté en fonction des informations visuelles acquises dans ladite au moins une image, telles que sa couleur et/ou sa transparence et/ou sa matière. [0020] Avantageusement et de manière non limitative, la première source lumineuse est une source de lumière blanche, et

la deuxième source lumineuse est choisie parmi une source de lumière ultraviolette, une source de lumière monochrome du spectre visible, ou un mélange de celles-ci.

[0021 ] La détection des objets est améliorée dans le spectre visible car :

- la lumière UV génère un phénomène de fluorescence pour certaines matières, qui va apporter des caractères discriminants pour la détection de celles-ci, notamment la composition (matière) du déchet, sa masse, sa forme, sa surface ou l’épaisseur de certaines parties de celui-ci (i.e. forme ou aspect) et

- les sources de lumière monochrome (de couleur) apportent, notamment en fonction de la matière et/ou de l’opacité des déchets, certaines réflexions colorées (au niveau des angles et de certaines surfaces planes) et des zones d’ombre, qui permettent d’améliorer la discrimination dans un flux de déchets. En effet, les zones de réflexion ainsi que les zones d’ombre sont différentes en fonction de la forme, la surface, l’orientation de certaines surfaces et angles, la composition du déchet.

[0022] Avantageusement et de manière non limitative, la méthode comprend en outre une étape de caractérisation par infrarouge, comprenant:

f) une étape d’irradiation d’une partie au moins du flux de déchet par une source de lumière infrarouge, notamment une source de lumière dans le proche infrarouge (NIR),

g) une étape de détection du spectre infrarouge réfléchi du flux irradié de l’étape f), à l’aide d’un capteur d’infrarouge,

h) une étape d’analyse du spectre infrarouge de l’étape g) pour caractériser les déchets dudit flux, en particulier en fonction de leur matière.

[0023] Ainsi, on peut cumuler de la caractérisation dans le spectre visible, dans l’ultraviolet avec une technique de caractérisation par infrarouge, ou proche infrarouge, selon une méthode connue sous le nom de Near Infra-Red (NIR) en anglais. [0024] L’invention concerne aussi une méthode de tri de déchets, ladite méthode comprenant les étapes successives suivantes:

a) une étape de mise en oeuvre de la méthode de caractérisation de déchets tel que décrite précédemment ; et

b) une étape de tri automatisé de déchets sur la base de la caractérisation de l’étape a), en fonction de paramètres prédéterminés, tels que la matière, la couleur et/ou la transparence du déchet.

[0025] En particulier, l’étape b) est effectuée à l’aide d’une unité de prélèvement robotisée.

[0026] Comme elle met en oeuvre la méthode de caractérisation de l’invention, la méthode de tri permet d’obtenir des flux de déchets triés avec une pureté et/ou une qualité supérieure à celle obtenue avec les méthodes et systèmes de caractérisation classiques utilisant une unique source lumineuse.

[0027] En outre, la méthode de l’invention est facile à mettre en oeuvre, notamment sur des unités de tri ou arche de détection commerciales : les modifications à effectuer sont minimes (simple ajout de sources lumineuses complémentaires, et éventuellement ajustement de la banque d’images).

[0028] Un autre objet de l’invention concerne un ensemble de tri comprenant :

- un convoyeur, ledit convoyeur comprenant une zone de caractérisation d’objets et une zone de prélèvement d’objets,

- un système de caractérisation d’objets tel que décrit précédemment,

comprenant un organe de caractérisation positionné autour ou au-dessus de ladite zone de caractérisation d’objets.

[0029] L’ensemble de tri est en particulier adapté pour mettre en oeuvre la méthode décrite précédemment.

[0030] Exposé détaillé

[0031 ] Au sens de la présente invention, « deux sources lumineuses de nature

différente » s’entendent de deux sources lumineuses dont le spectre de longueur d’ondes émises n’est pas totalement identique. Par exemple, deux sources lumineuses de nature différentes sont une source de lumière blanche et une source de lumière UV, ou une source de lumière blanche et une source de lumière monochrome.

[0032] Au sens de la présente invention, une « source lumineuse ultraviolette (UV) » est une source lumineuse émettant de la lumière dans les longueurs d’onde comprises entre 10 et 400 nm. Une source UV peut émettre dans tout ou partie du spectre ultraviolet.

[0033] Au sens de la présente invention, une « source de lumière blanche » est une source lumineuse émettant de la lumière dans les longueurs d’onde comprises entre 400 et 700 nm, éventuellement entre 400 nm et 670 nm. Une source de lumière blanche émet dans la totalité du spectre visible, contrairement à une lumière monochrome.

[0034] Au sens de la présente invention, une « source de lumière monochrome » est une source lumineuse émettant dans une partie seulement du spectre lumineux visible (i.e. sur une partie seulement du spectre de la lumière blanche). Par exemple, une source monochrome bleue pourra émettre dans les longueurs d’onde comprises entre 470 et 485 nm, tandis qu’une source monochrome rouge pourra émettre dans les longueurs d’onde comprises entre 610 et 650 nm, et une source monochrome verte pourra émettre dans les longueurs d’onde comprises entre 500 et 555 nm.

[0035] Au sens de la présente invention, une « source lumineuse infrarouge (IR) » est une source lumineuse émettant de la lumière dans les longueurs d’onde comprises entre 700 nm et 350 pm. Une source IR peut émettre dans tout ou partie du spectre IR. Avantageusement, la source lumineuse IR est une source proche infrarouge, c’est-à-dire émettant de la lumière dans les longueurs d’onde comprises entre 700 nm et 2,5 pm, de préférence entre 1 et 2,5 pm.

[0036] Au sens de la présente invention, une illumination « de manière concomitante » par au moins 2 sources lumineuses s’entend d’une illumination commune et en même temps d’une partie au moins du flux de déchets, de manière à obtenir une superposition des spectres lumineux des deux sources de lumière sur ce flux de déchets.

[0037] Au sens de la présente invention, un « flux de déchets » s’entend d’un

ensemble de déchets pré-triés. Il peut s’agir par exemple de déchets issus d’une filière de tri sélectif de déchets ménagers, c’est-à-dire comprenant

essentiellement des emballages en papier, carton, plastique et/ou en métal (par exemple, il peut s’agir d’un mélange de bouteilles en PET, de bouteilles en PEHD, de canettes ou boîtes en aluminium ou en acier, de films en plastique, soit des mélanges de papiers-cartons, tels que journaux, magazines, papiers de bureaux, boîtes en cartons ou en cartonnettes, etc.). Selon un mode de réalisation particulier, il s’agit d’un ensemble de déchets « monomatière », c’est-à-dire de déchets comprenant majoritairement (c’est-à-dire à plus de 60% en nombre, de préférence à plus de 70% en volume, de manière encore préférée à plus de 85% en volume voire à plus de 95% en volume) des éléments de même matière. En particulier, il s’agit de déchets en plastiques, ou bien d’un mélange de déchets en papier et en carton.

[0038] Les déchets en plastique comprennent différents types de plastique : on a

généralement un mélange de plastiques transparents et opaques, colorés ou non, notamment des déchets en PET, en PP (polypropylène), en PE (polyéthylène), notamment en PEHD, en PS (Polystyrène) ou toutes résines généralement utilisées dans les emballages.

[0039] Au sens de la présente invention, la « caractérisation des déchets » s’entend de la détermination d’un certain nombre de paramètre associé au déchet, notamment sa matière, couleur et/ou transparence. Cette étape est un préalable au tri, qui permet d’obtenir des lots de déchets homogène en matière, couleur et/ou transparence, ce qui est nécessaire pour le recyclage. Par exemple, le PET transparent obtenu par recyclage de PET transparent sera de meilleure qualité si la « pureté » et l’homogénéité des déchets utilisés pour le recyclage est plus importante.

[0040] Au sens de l’invention le terme « caractérisation » de déchet est entendu au sens large comprenant tant la caractérisation des matériaux composant les déchets, tel qu’exposé précédemment, que l’identification des déchets, par exemple par la reconnaissance de leur forme.

[0041 ] Dans la présente invention, les pourcentages en nombre sont calculés par rapport au nombre total d’objets considérés, notamment par rapport au nombre total de déchets à caractériser respectivement à trier. [ 0042] 1. Méthode de caractérisation de déchets

[0043] Selon un mode de réalisation particulier, le flux de déchets comprend des déchets en plastique, notamment en plastique transparent ou opaque.

[0044] Selon un autre mode de réalisation particulier, le flux de déchets comprend des déchets en papier et/ou carton.

[0045] Selon une variante, le flux de déchets est constitué de déchets en papier et/ou de carton, notamment de couleur différente.

[0046] Le flux de déchet est fourni sur un support, qui peut être de couleur claire ou de couleur sombre. On notera que la couleur du support peut ne pas être homogène dans le temps et l’espace. En effet, le support est en général un tapis de convoyeur. La couleur du support pourra être choisie de manière à optimiser les effets de contraste lors de llllumination de l’étape b).

[0047] Avantageusement, la première source lumineuse étant une source de lumière blanche, et la deuxième source lumineuse étant choisie parmi une source de lumière ultraviolette, une source de lumière monochrome, ou un mélange de celles-ci.

[0048] L’illumination de l’étape b) est de préférence continue pour les deux sources lumineuses, de manière que le flux de déchets soit illuminé par une lumière avec un spectre homogène dans le temps.

[0049] Typiquement, la deuxième source lumineuse comprend une source de

lumière ultraviolette, optionnellement en combinaison avec au moins une source de lumière monochrome. En particulier, la deuxième source lumineuse peut être constituée d’une source de lumière ultraviolette. La source de lumière UV pourra émettre dans la totalité ou dans une partie du spectre UV, en fonction des paramètres à déterminer, notamment en termes de la forme, la matière, l’opacité, l’épaisseur et/ou la couleur des objets à caractériser.

[0050] Selon un mode de réalisation particulier, la deuxième source lumineuse

comprend une source de lumière monochrome, telle qu’une source monochrome bleue, verte, jaune ou rouge, ou un mélange de celles-ci, pourvu que leur combinaison ne forme pas de la lumière blanche. Par exemple, la deuxième source lumineuse comprend une source monochrome bleue ou rouge. [0051 ] Selon un mode de réalisation particulier, la deuxième source lumineuse comprend une source de lumière ultraviolette en combinaison avec au moins une lumière monochrome, notamment une lumière monochrome rouge, vert, bleu ou jaune. Notamment, la deuxième source lumineuse peut être constituée d’une source de lumière ultraviolette en combinaison avec une lumière monochrome, telle qu’une lumière monochrome bleue ou rouge.

[0052] Selon un mode de réalisation particulier, la deuxième source lumineuse

comprend une source de lumière ultraviolette en combinaison avec au moins deux sources de lumière monochromes, notamment une source de lumière monochrome rouge, vert, bleu ou jaune, de préférence une source de lumière monochrome rouge et une source de lumière monochrome verte.

[0053] La combinaison des sources lumineuses apporte une augmentation notable des performances d’identification en améliorant la discrimination dans le processus de reconnaissance pour tout objet, que ce soit :

[0054] Les objets en matière synthétique (de type bouteilles et flacons en plastique, films plastiques, autres objets en plastique, tissus synthétique, ...),

[0055] Les objets composés de matières organiques (de type bois, papier, cartons, coton, ...) ou

[0056] Les matières métalliques (de type canettes, barquette en aluminium, boîtes à conserve, film alu, ...) ou

[0057] Les matières minérales (verre, céramique, pierre, sable, ...).

[0058] L’étape c) est usuelle pour un homme du métier.

[0059] L’image de l’étape c) s’entend d’une image à un instant T. Elle pourra

changer dans le temps (notamment du fait que le flux de déchets est en mouvement).

[0060] L’étape d) est effectuée notamment par ordinateur. Elle pourra comprendre une sous étape de comparaison d’une partie d’image à une banque d’images, associant des images à des paramètres de caractérisation tels que couleur, opacité, épaisseur, matière, etc... L’étape d) pourra également comprendre une sous-étape d’apprentissage automatisé (« deep learning ») notamment à l’aide d’algorithmes dits d’intelligence artificielle. [0061 ] Selon une variante de l’invention, l’étape d) comprend également une analyse du taux de couverture du support (en particulier grâce au renforcement des contrastes et des contours, notamment pour les objets transparents).

[0062] La méthode de caractérisation pourra comprendre en outre une étape de

caractérisation par infrarouge. Une telle étape comprend typiquement :

[0063] e) une étape d’irradiation du flux de déchet par une source de lumière

infrarouge, notamment une source de lumière dans le proche infrarouge (NIR),

[0064] f) détecter le spectre infrarouge réfléchi du flux irradié de l’étape e), à l’aide d’un capteur d’infrarouge,

[0065] g) analyser le spectre infrarouge de l’étape f) pour caractériser les déchets dudit flux, en particulier en fonction de leur matière.

[ 0066] 2. Dispositif de caractérisation de déchets

[0067] Avantageusement, la première source lumineuse étant une source de lumière blanche, et la deuxième source lumineuse étant choisie parmi une source de lumière ultraviolette, une source de lumière monochrome, ou un mélange de celles-ci.

[0068] Avantageusement, les sources de lumières sont des sources continues.

[0069] Selon un mode de réalisation particulier, la deuxième source lumineuse est une source de lumière ultraviolette (5) optionnellement en combinaison avec une source de lumière monochrome (6, 7). Selon une variante, la deuxième source lumineuse est constituée d’une source de lumière ultraviolette. La source de lumière UV pourra émettre dans la totalité ou dans une partie du spectre UV, en fonction des paramètres à déterminer, notamment en termes de matière, opacité, épaisseur et/ou couleur.

[0070] Selon un mode de réalisation particulier, la deuxième source lumineuse

comprend une source de lumière monochrome (6,7), telle qu’une source monochrome bleue, verte, jeune ou rouge, ou un mélange de celles-ci, pourvu que leur combinaison ne forme pas de la lumière blanche. Par exemple, la deuxième source lumineuse comprend une source de lumière monochrome bleue ou rouge. [0071 ] Selon un mode de réalisation particulier, la deuxième source lumineuse comprend une source de lumière ultraviolette en combinaison avec au moins deux sources de lumière monochromes, notamment une source de lumière monochrome rouge, vert, bleu ou jaune, de préférence une source de lumière monochrome rouge et une source de lumière monochrome verte.

[0072] Selon un mode de réalisation particulier, la première source lumineuse est parallèle au flux de déchets (i.e. les rayons lumineux sont orthogonaux au flux de déchets), et la deuxième source lumineuse est parallèle au flux de déchets.

[0073] Autrement dit, lorsque la première source lumineuse est parallèle au flux de déchets, l’axe du faisceau lumineux de la première source lumineuse est orthogonal au flux de déchets.

[0074] Selon un mode de réalisation particulier, la première source lumineuse est parallèle au flux de déchets, et la deuxième source lumineuse forme un angle incident avec le flux de déchets (i.e. les rayons lumineux forment un angle incident avec le flux de déchets). L’angle incident permet d’optimiser les contrastes et la caractérisation. Par exemple, l’angle incident des rayons lumineux avec le flux de déchets sera alors d’environ 30 ou 60 degrés.

[0075] Le capteur de lumière visible pourra être tout capteur adapté pour un tel

usage, et notamment une caméra active dans le visible.

[0076] L’image capturée par le capteur s’entend d’une image à un instant T. Elle pourra changer dans le temps (notamment du fait que le flux de déchets est en mouvement).

f 007713. Méthode de tri de déchets

[0078] L’étape a) peut être réalisée selon toute variante ou mode de réalisation

particulier ou avantageux présenté plus haut en lien avec la méthode de tri des déchets.

[0079] Avantageusement, l’étape b) est effectuée à l’aide d’une unité de prélèvement robotisée.

[0080] La méthode selon l’invention permet d’atteindre des performances de tri

supérieures aux méthodes actuellement utilisées. En particulier, sur un flux de déchets mono-matière de type plastique, la méthode de l’invention permet avantageusement d’atteindre des performances de tri supérieures à 90% en nombre, et de préférence supérieures à 95% en nombre.

[0081 ] Avantageusement, l’usage de méthodes de détection implémentant des

techniques d’apprentissage automatique ( machine learning en anglais) permettent d’obtenir des performances de tri allant jusqu’à 99% en nombre.

[0082] Au sens de l’invention on entend par le terme de performance de tri, la

capacité de la méthode à correctement détecter les objets à trier,

indépendamment de la réalisation effective du tri.

[ 008314. Dispositif de tri d’un flux déchets

[0084] Avantageusement, le dispositif de caractérisation de déchets est positionné autour de ladite zone (2) de caractérisation de déchets.

[0085] En particulier, les déchets sont fournis sur le tapis du convoyeur. Celui-ci sert de support pour les déchets lors de l’étape de tri des déchets. La couleur du support pourra être choisie de manière à optimiser les effets de contraste lors de la mise en oeuvre des méthodes de l’invention. La couleur du tapis du convoyeur peut ne pas être homogène dans le temps et l’espace.

[0086] Selon une mode de réalisation particulier, le dispositif de tri comprend en outre une unité de prélèvement de déchets connectée au dispositif de

caractérisation, l’unité de prélèvement étant configurée pour prélever des déchets selon des caractéristiques prédéterminées, obtenues par l’intermédiaire du dispositif de caractérisation des déchets.

[0087] Par exemple, l’unité de prélèvement est une unité de préhension robotisée. Il peut s’agir de tout robot de tri connu de l’homme du métier adapté pour un tel usage.

[0088] Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comprend en outre un dispositif de caractérisation des déchets par infrarouge, tel qu’une arche de caractérisation par infrarouge. Un dispositif de caractérisation des déchets par infrarouge comprend typiquement :

[0089] - une zone d’identification de déchets dans un flux, ladite zone comprenant au moins une source de lumière infrarouge pour illuminer les déchets, [0090] - un capteur d’infrarouge, ledit capteur étant positionné de manière à capter au moins en partie l’image des déchets illuminés dans la zone d’identification, et ledit capteur étant connecté à une unité d’analyse de spectres infrarouge adaptée pour caractériser les déchets, en particulier en fonction de leur matière, sur la base du spectre capté par le capteur infrarouge.

[0091 ] FIGURES

[0092] [Fig. 1 ] La figure 1 représente un exemple de mode de réalisation de

l’invention. Il s’agit d’un convoyeur 1 équipé d’un robot et d’un système d’analyse avec une zone 2 d’identification des objets et une zone 3 de préhension du robot.

[0093] [Fig. 2] La figure 2 représente de manière plus détaillée le système d’analyse de la figure 1. Il comprend des zones 4 d’émission de lumière blanche, des zones 5 d’émission de lumière UV (par exemple un spot ou une rampe) et/ou des zones 6, 7 d’émission de lumières monochromes, identiques ou différentes, et une zone 8 de détection de lumière visible (par exemple une caméra).

[0094] [Fig. 3] Emballages plastiques transparents sur une surface sombre: a.

lumière visible uniquement - b. lumière visible + UV - c. UV uniquement.

[0095] [Fig. 4] Emballages plastiques transparents sur une surface rose: a. lumière visible uniquement - b. lumière visible + UV - c. UV uniquement.

[0096] [Fig. 5] Emballages plastiques opaques/aluminium sur une surface sombre: a. lumière visible uniquement - b. lumière visible + UV - c. UV uniquement.

[0097] [Fig. 6] Emballages plastiques opaques/aluminium sur une surface rose : a. lumière visible uniquement - b. lumière visible + UV - c. UV uniquement.

[0098] [Fig. 7] Papier/carton sur une surface sombre: a. lumière visible uniquement - b. lumière visible + UV - c. UV uniquement.

[0099] DESCRIPTION DETAILLEE D’UN MODE DE REALISATION DE

L’INVENTION

[0100] Le mode de réalisation décrit et les exemples suivants qui lui sont associés sont donnés à titre purement illustratif et ne doivent pas être considérés comme limitant l’invention d’une quelconque manière. [0101 ] Selon un premier mode de réalisation de l’invention, un ensemble de tri d’objets, par exemple de tri de déchets, comprend un convoyeur, tel qu’un convoyeur à bande 1 , entraînant en mouvement un flux d’objets à trier, un système de caractérisation du flux d’objets et un organe de tri pour trier les objets dans une zone de tri 3 en fonction de leur caractérisation.

[0102] Le système de caractérisation comprend un organe d’acquisition d’images 8, un organe de caractérisation pour caractériser les objets à trier en fonction d’au moins une image acquise et au moins deux sources lumineuses 4, 5, 6, 7 telles que décrites ci-après.

[0103] Le flux d’objets à trier est composé d’une pluralité d’objets de diverses

natures, tel que des objets à recycler.

[0104] Les objets à recycler peuvent notamment comprendre des objets en

aluminium, tel que des canettes, des objets en polyethylene terephthalate (PET) transparent et/ou opaque, tels que des bouteilles en plastiques, des contenants de produits ménagers ou d’hygiène, mais ces exemples sont non limitatifs et tout objet connu dans le domaine du recyclage d’objets et du traitement de déchets pourra être un objet à trier au sens de la présente invention.

[0105] L’organe d’acquisition d’images 8 est adapté pour capter une ou plusieurs images d’une zone prédéfinie 2 sur le convoyeur à bande 1. Ainsi l’organe d’acquisition d’images 8 acquiert, pour un instant donné, une image de la portion de flux d’objets passant dans le champ de vision de l’organe d’acquisition d’images 8, ici nommée zone d’identification des objets.

[0106] Dans ce mode de réalisation l’organe d’acquisition d’images 8 est une caméra captant des images dans le spectre visible, mais l’invention n’est toutefois pas limitée à un seul type de caméra, et peut en outre mettre en oeuvre un appareil photo ou tout autre dispositif adapté pour capter des images.

[0107] Il est généralement admis que le spectre visible correspond à une plage de longueur d’ondes dans le vide allant de 380nm à 780nm, toutefois la caméra mise en oeuvre par l’invention n’est pas limitée à cette plage définie, et la caméra peut notamment capter des images allant au-delà de cette plage de longueur d’onde, par exemple en captant en outre la lumière ultraviolets compris entre 200nm et 380nm, on parle alors de caméra hyper-spectrale ; ou a contrario allant en deçà de cette plage de longueur d’onde tant que la caméra est adaptée pour capter des images exploitables des objets à traiter en fonction des conditions d’éclairage décrites ci-après.

[0108] En effet, l’objectif de la caméra est d’acquérir une image de la portion de flux d’objets permettant de caractériser les objets visibles dans l’image.

[0109] Par caractérisation on entend le fait de définir la forme, le matériau ou encore le type de l’objet visible dans l’image.

[01 10] Ainsi, l’organe d’acquisition d’images 8 transmet les images acquises à

l’organe de caractérisation qui détecte, caractérise les objets et détermine, objet par objet, le tri à effectuer. Puis l’organe de caractérisation commande à l’organe de tri l’exécution du tri en fonction de la détection effectuée.

[01 11 ] Pour obtenir une analyse d’image fiable, il est relativement important de

définir un éclairage adapté à la bonne visibilité des objets dans la zone

d’identification 2 correspondant sensiblement au champ de vision de la caméra.

[01 12] En pratique, il est fréquent que l’organe de caractérisation comprenne une arche de caractérisation passant au-dessus du convoyeur d’objets. La caméra peut alors être installée sous l’arche ou à distance de l’arche, de sorte que la zone d’identification 2 est définie comme la zone s’étendant sous l’arche de caractérisation.

[01 13] On éclaire la zone d’identification 2 avec une lumière principale 4, aussi

appelée première source lumineuse 4.

[01 14] Cette première source lumineuse 4 n’est pas nécessairement faite d’un

unique point d’émission. En particulier, la première source lumineuse 4 est généralement adaptée pour fournir un éclairage uniforme sur la zone

d’identification 2. Aussi, on peut agencer une pluralité de lumières identiques formant première source lumineuse 4.

[01 15] Cette première source lumineuse 4 est dans le premier mode de réalisation de l’invention un ensemble de lumières blanches 4 réparties en surplomb de la zone d’acquisition.

[01 16] Toutefois, cette première source lumineuse 4 n’est pas nécessairement

blanche et peut émettre toute autre couleur adaptée à une analyse d’image après acquisition par un organe d’acquisition d’images tel qu’une caméra dans le spectre visible.

[01 17] Le but de cette première source lumineuse 4 est notamment de définir un éclairage relativement uniforme apte à permettre une acquisition nette et contrastée des objets de la portion de flux d’objets dans le champ de vision de la caméra tout en réduisant l’apparition d’artefacts visuels pouvant affecter l’analyse des images acquises, tels que des ombres ou des reflets induits par l’éclairage.

[01 18] Afin d’améliorer la caractérisation des objets présents dans l’image acquise, on ajoute une deuxième source lumineuse 5, 6, 7.

[01 19] Cette deuxième source lumineuse 5, 6, 7 est sélectionnée en fonction des matériaux que l’on souhaite identifier en particulier dans la portion de flux d’objets analysée.

[0120] Cette deuxième source lumineuse 5, 6, 7 peut être obtenue par une lumière présentant une couleur distincte de la lumière principale.

[0121 ] Les exemples décrits ci-après illustrent notamment les résultats obtenus en combinant une première source lumineuse avec une deuxième source lumineuse 5 diffusant des ultraviolets, ainsi que l’amélioration visuelle obtenue en fonction des matériaux des objets présents dans la portion de flux d’objets analysée.

[01221 EXEMPLES

[0123] EXEMPLE 1 : Irradiation avec combinaison de lumières visibles et UV sur des déchets de type emballages plastiques transparents

[0124] 1. Matériel

[0125] Support de couleur foncée : panneau 2cm en polystyrène expansé graphité ;

[0126] Support de couleur claire : panneau 2cm en Polyuréthane extrudé ;

[0127] Lumière blanche : set de 4 lampes LED placées aux 4 coins des panneaux, de type GU10, 5W, 400lumens, blanc chaud 2700-3000K sur 1 10° ;

[01281 Lumière UV :

[0129] - 1 tube de lumière noir 20W, 60cm de longueur (située juste en dessous de la partie basse de la photo), [0130] - 1 ampoule fluocompacte mini-spirale T3 de 15W (située le long du côté droit de la photo) ;

[0131 ] Capteur d’images : Appareil photo de type Panasonic Lumix, DMC-PZ 100, mode automatique en MP4.

[0132] 2. Résultats

[0133] Des déchets de type emballages en plastique transparent sont disposés de manière aléatoire sur un support sombre (figure 3) ou sur un support clair (rose, figure 4). Les déchets sont illuminés avec de la lumière blanche uniquement (figures 3a et 4a), une combinaison de lumière UV et de lumière blanche (figures 3b et 4b), ou avec une lumière UV seule (figures 3c et 4c).

[0134] On observe que :

[0135] Les papiers blancs et étiquettes ressortent plus ;

[0136] Le PET transparent présente un voile blanc par fluorescence, d’autant plus marqué qu’il est épais ; et

[0137] La fluorescence des plastiques transparents est plus visible sur un fond foncé, non réfléchissant.

[0138] EXEMPLE 2 : Irradiation avec combinaison de lumières visibles et UV sur des déchets de type emballages plastiques opaques

[0139] Le même matériel que dans l’exemple 1 est utilisé pour la mise en oeuvre de l’exemple 2.

[0140] Des déchets de type emballages en plastique opaque sont disposés de

manière aléatoire sur un support sombre (figure 5) ou sur un support clair (rose, figure 6). Les déchets sont illuminés avec de la lumière blanche uniquement (figures 5a et 6a), une combinaison de lumière UV et de lumière blanche (figures 5b et 6b), ou avec une lumière UV seule (figures 5c et 6c).

[0141 ] On observe que :

[0142] - Les papiers blancs et étiquettes ressortent plus, et

[0143] - Le PE et le PP ne changent pas vraiment de couleur alors que d’autres

plastiques s’illuminent par fluorescence, présentant un caractère discriminant plus poussé que simplement la lumière blanche. [0144] EXEMPLE 3 : Irradiation avec combinaison de lumières visibles et UV sur des déchets de type papiers et cartons

[0145] Le même matériel que dans l’exemple 1 est utilisé pour la mise en œuvre de l’exemple 3.

[0146] Des déchets de type emballages en papier et carton sont disposés de

manière aléatoire sur un support sombre (figure 7). Les déchets sont illuminés avec de la lumière blanche uniquement (figure 7a), une combinaison de lumière UV et de lumière blanche (figure 7b), ou avec une lumière UV seule (figure 7c).

[0147] On observe que :

[0148] Les papiers blancs apparaissent beaucoup plus blancs (par fluorescence),

[0149] Le contraste entre le carton brun, blanc et gris est beaucoup plus fort.

[0150] Conclusions :

[0151 ] Ainsi, on remarque que l’ajout d’une source lumineuse 5 par ultraviolets UV, en plus de la lumière visible 4 pour la reconnaissance d’image, permet d’apporter un complément de caractéristiques discriminantes pour la reconnaissance visuelle et induite une augmentation de la performance de reconnaissance dans certains scénarios de tri.

[0152] En effet, l’éclairage par ultraviolet 5 des objets permet d’ajouter, par

fluorescence, des pixels discriminants dans les images acquises, ce qui améliore l’efficacité des procédés d’analyse d’image et de caractérisation des objets.

[0153] L’invention n’est toutefois pas limitée à une deuxième source lumineuse

diffusant des ultraviolets.

[0154] Selon un mode de réalisation particulier de l’invention, la deuxième source lumineuse 6, 7 comprend une lumière monochrome du spectre visible, d’une couleur différente du blanc, par exemple verte ou rouge.

[0155] Comme pour la lumière principale, la deuxième source lumineuse n’est pas limitée à un seul point d’émission. Ici la deuxième source lumineuse est constituée de deux sources lumineuses 6, 7, de caractéristiques optiques identiques, mais opposées l’une à l’autre par rapport au flux d’objets, ou autrement dit chacune d’un côté de la zone d’identification 2. [0156] Cette deuxième source lumineuse 6, 7 est alors diffusée selon un angle différant de l’angle principal d’émission de la première source lumineuse 4.

[0157] En particulier, on installe chaque point d’émission de la deuxième source

lumineuse 6, 7, de sorte que son axe principal d’émission forme un angle compris sensiblement entre 30° à 45° avec la normale du support sur lequel sont installés les objets de la portion d’objets analysée.

[0158] On entend par axe principal d’émission l’axe formant le centre du faisceau lumineux émis par la source lumineuse 6, 7.

[0159] L’objectif de la disposition particulière de cette deuxième source lumineuse 6, 7 est de permettre l’apparition de reflets sur les objets, et en particulier de colorer les bords des objets, de sorte à faire ressortir sur les images acquises les bordures des objets dans la couleur de la deuxième source lumineuse 6, 7.

[0160] Ainsi, si la deuxième source lumineuse est rouge, les bordures des objets de la zone d’identification refléteront la couleur rouge, cette couleur pouvant varier avec la couleur du matériau concerné, ce qui facilite de manière relativement importante la caractérisation des objets de l’image acquise.

[0161 ] Selon un mode particulier de mise en oeuvre de l’invention, la deuxième

source lumineuse 6, 7 pourrait être d’une couleur similaire à la première source lumineuse mais d’une intensité d’émission distincte, par exemple avec une intensité d’éclairage notablement supérieure, de sorte que les bordures des objets seront sur-éclairées.

[0162] En outre on peut combiner les modes de réalisation précédentes, et

notamment définir un système de caractérisation comprenant une source lumineuse principale 4, une deuxième source lumineuse 6, 7 dans le spectre visible, par exemple d’une couleur distincte de la source lumineuse principale 4 et une troisième source lumineuse 5 émettant une lumière ultraviolette tel que décrit précédemment, ceci permettant de combiner les avantages décrits précédemment.

[0163] Par ailleurs, il est possible de combiner une deuxième source lumineuse 5, 6, 7 et éventuellement une source lumineuse supplémentaire, par exemple une source d’ultraviolets et une source lumineuse du spectre visible, par exemple rouge ou vert, avec un éclairage par infrarouge, ou proche infrarouge.

[01 64] Dans le domaine du tri d’objets la technique de caractérisation par infrarouge, ou proche infrarouge (plus connu sous le nom de NIR pour Near Infra-Red) est bien connue de l’homme du métier, et cette technique de caractérisation des matériaux peut être combinée aux moyens de détection décrits dans la présente invention.

[01 65] L’invention concerne aussi une méthode de caractérisation des objets d’un flux d’objets, comprenant notamment une étape de fourniture d’un flux d’objets à trier, tel qu’un flux de déchets.

[01 66] On procède à une étape d’illumination d’une zone d’identification 2 au travers de laquelle passe au moins une portion du flux d’objet à un instant donné.

[01 67] L’illumination est mise en oeuvre en disposant une première source lumineuse 4 et une deuxième source lumineuse 5, 6, 7 présentant une nature distincte de la première source lumineuse 4.

[01 68] On acquiert alors, par un organe d’acquisition d’images 8, au moins une

image de ladite portion du flux d’objet à l’instant donné.

[01 69] On transmet cette image à l’organe de caractérisation, qui détecte et

caractérise les objets présents dans l’image. Le double éclairage exposé précédemment permet en particulier :

[0170] - lorsque la deuxième source lumineuse est une source ultraviolet, de

caractériser les matériaux par la fluorescence pouvant être produite sur les objets du flux d’objets, tel que décrit dans les exemples précédents ; et/ou

[0171 ] - lorsque la deuxième source lumineuse est une source monochrome du

spectre du visible, par exemple rouge ou verte ou toute autre couleur visible, de caractériser les objets notamment par l’amélioration des contours de ces objets.

[0172] Ainsi, l’étape d’illumination permet d’améliorer le résultat obtenu à l’étape de caractérisation.

[0173] Ensuite, en fonction de la caractérisation des objets présents dans l’image acquise, on commande à l’organe de tri de procéder au tri des objets détectés, conformément à la pratique habituelle dans le domaine du tri. [0174] La caractérisation des objets peut ainsi être librement adaptée pour :

[0175] - caractériser les matériaux constitutifs des objets de l’image acquise, par exemple en évaluant la fluorescence lors d’un éclairage par UV ; et/ou

[0176] - reconnaître des objets par la mise en oeuvre de procédé de reconnaissance d’image, notamment par l’identification de contours et de formes remarquables.

[0177] Cette étape de reconnaissance peut être mise en œuvre par des procédés classiques de reconnaissance d’image ou des procédés d’apprentissage automatique, tel que des réseaux de neurones. En particulier, les réseaux de neurones convolutifs sont particulièrement efficaces pour réaliser une

reconnaissance d’objets dans une image acquise.