Máquina cosechadora de clasificación selectiva y cadena de selección que comprende una máquina de este tipo.

Máquina cosechadora de clasificación selectiva de bayas, de una vendimia desgranada formada por bayas sanas,

maduras y enteras, de bayas inmaduras o con corrimiento, de bayas demasiado maduras o botríticas, de bayas aplastadas o reventadas, de hojas, de escobajos o fragmentos de escobajos, de peciolos, de cascajos diversos y de jugo pegajoso, que comprende:

- un sistema de suministro (3, 4, 5) capaz de alimentar un sistema visiónico; - un sistema visiónico (6, 7, 8, 9);

- un sistema de separación selectiva (10) de las bayas sanas, maduras y enteras de los demás componentes de la cosecha, controlado por el dispositivo de tratamiento (8), estando dispuesto dicho sistema de suministro (3, 4, 5) de forma que permita extender el cultivo en una sola capa, alinear, aislar de forma individual y desplazar los componentes de la cosecha en un movimiento rectilíneo a una velocidad regulada, con el fin de hacer desfilar dichos componentes de la cosecha de forma individual a través del sistema visiónico (6, 7, 8, 9), estando este último configurado para individualizar y reconocer en el espacio cada elemento con el fin de controlar el sistema de separación selectiva (10), y caracterizado por

- un dispositivo de visión artificial (6) que permite adquirir imágenes de los componentes de la cosecha que salen del sistema de suministro (3, 4, 5); y

- un dispositivo de tratamiento (8) adaptado para analizar dichas imágenes con el fin de reconocer los componentes de la cosecha y diferenciarlos en función de criterios preestablecidos.

Máquina cosechadora de clasificación selectiva y cadena de selección que comprende una máquina de este tipo La presente invención se refiere a una máquina cosechadora de clasificación selectiva, véanse los documentos de patente US-A-4, 901, 861, EP-A-0 719 598 o US-A-5, 060, 290. También se refiere a una cadena de selección que comprende esta máquina.

La máquina de selección de acuerdo con la invención es más específicamente destinada a la selección de los componentes de la vendimia, pero esta máquina de selección también se puede utilizar de manera ventajosa para la selección de otras cosechas de bayas o pequeñas frutas como grosellas negras, grosellas, arándanos silvestres, arándanos, arándanos agrios, cerezas, granos de café, ciruelas, etc.

Debido a la aplicación particularmente ventajosa de la invención para la selección de los componentes de la vendimia, se describe a continuación un ejemplo de la puesta en práctica de esta aplicación, si bien hacemos hincapié en que este uso no es en modo alguno limitante.

Es bien sabido que entre la cosecha y el inicio de la puesta en práctica de los procedimientos y equipos para la vinificación propiamente dicha, la vendimia se somete a diferentes operaciones destinadas a eliminar los cuerpos extraños no deseables para la elaboración de vinos.

En la mayoría de los casos, independientemente de si la cosecha se realiza manualmente o por medios mecánicos (máquinas vendimiadoras) , las uvas son despalilladas antes y/o después de una operación de selección.

Cuando esto ocurre antes del despalillado y, en particular, en el caso de las vendimias mecánicas, la operación de selección se puede realizar de forma manual en mesas de selección manual lineales o vibrantes, o mecánicamente, por ejemplo, por medio de un dispositivo de selección montado en la máquina vendimiadora. En este caso, la selección manual permite eliminar las uvas que estén podridas o no lo suficientemente maduras, así como un cierto volumen de cuerpos extraños no deseados, tales como hojas, peciolos, ramitas, insectos, pequeños animales, etc.

Por otro lado, se conoce (FR-2 795 599) un selector montado en una máquina vendimiadora que comprende un tamiz transportador constituido en forma de una cinta sin fin y en la proximidad de la extremidad de vertido de la cual está dispuesto un aspirador, estando constituido este tamiz transportador por una pluralidad de módulos basculantes dispuestos unos tras otros. El selector permite la extracción de un alto porcentaje de hojas, de los escobajos desprovistos de las bayas y de otros cascajos vegetales. También permite la extracción de las bayas o los granos separados de los escobajos por el sistema de cosecha y del jugo proveniente de la explosión de un cierto porcentaje de bayas como consecuencia de la acción del sistema de cosecha.

El despalillado se puede lograr mediante diferentes tipos de desmotadoras o desgranadoras. La función de estos dispositivos es el desgranado de la vendimia, se halla sometido o no a una primera selección. También permiten eliminar un cierto porcentaje de cuerpos extraños. En otras palabras, el propósito de estos dispositivos es separar las bayas desprendidas y el jugo de otras materias vegetales recogidas habitualmente por la máquina.

Por lo general, es necesario llevar a cabo una selección complementaria, manual en una mesa de selección, o mecanizada en una mesa de selección automática o en otro tipo de equipo específico, aguas abajo del despalillado, con el fin de eliminar, si no todos, como mínimo la mayoría de los cuerpos extraños aún presentes, tales como partes de las hojas, peciolos, fragmentos de los escobajos, granos verdes, granos botríticos o con corrimiento y cascajos diversos (cascajos de los rodrigones de las espalderas, grapas, insectos, etc.) .

Después de esta selección complementaria, la cosecha está compuesta de:

- bayas sanas, maduras y enteras; -bayas verdes o con corrimiento; -bayas aplastadas o reventadas; -jirones de piel, pepitas y cascajos varios.

Con el fin de garantizar la producción de vino de alta calidad gustativa, es conveniente utilizar únicamente los granos de uva plenamente maduros, enteros y sanos.

Está previsto realizar una separación cualitativa de las bayas en tres categorías, en función de su calidad, de una forma que permita, en caso necesario, una vinificación separada de cada una de ellas.

Una técnica propuesta para lograr este resultado consiste en volcar las uvas previamente despalilladas y que han sido objeto de una selección antes y/o después del despalillado, sobre un tambor que gira alrededor de un eje horizontal. Las bayas se diferencian únicamente por su consistencia. Una primera categoría está constituida por los granos enteros que no se adhieren sobre el rodillo, una segunda categoría está formada por los granos reventados y los cascajos que se adhieren sobre el rodillo, pero se despegan del mismo por acción de fuerza centrífuga generada por la rotación de este, y una tercera categoría comprende los granos triturados, las pieles y otros cascajos que se adhieren al rodillo y que se separan de este último por medio de un raspador. Las bayas de la primera categoría son dirigidas hacia un baño densimétrico. Las bayas más maduras caen al fondo de la cubeta y son recogidas por una bomba vendimiadora, mientras que las bayas menos maduras y los cascajos ligeros permanecen en la superficie, y son evacuados junto con los componentes de la segunda y tercera categorías.

Un gran inconveniente de esta técnica es una insuficiencia cualitativa de los resultados obtenidos. Otro inconveniente destacable es la lentitud del procedimiento y una baja productividad, que son incompatibles con las grandes cantidades de uvas cosechadas por las máquinas vendimiadoras modernas, y que repercuten de forma desfavorable sobre el precio de coste de los vinos producidos exclusivamente a partir de bayas sanas, maduras y enteras seleccionadas.

Uno de los objetivos de la presente invención consiste en dar a conocer una máquina de selección, que permite discriminar de manera eficiente entre los componentes de la vendimia y seleccionar, de entre ellos, las bayas maduras, sanas y enteras, con unas cadencias compatibles con los volúmenes de uvas cosechadas por medio de máquinas vendimiadoras, incluidas las de mayor rendimiento, o mediante procedimientos de cosecha mecánica de muy alta calidad.

La máquina de selección según la invención es del tipo que comprende un sistema de suministro que transporta los productos que se desea seleccionar, que son descargados en el extremo aguas abajo de dicho sistema de suministro y que son discriminados mediante un sistema visiónico.

Un dispositivo de este tipo se describe, por ejemplo en el documento EP-0 932 456, que describe un aparato de selección que comprende una estación de selección y un transportador de distribución que está muy inclinado hacia dicha estación de selección para facilitar el transporte, hasta ella, de un flujo de productos que se desea seleccionar, del cual estos últimos son eyectados al llegar a la extremidad inferior de vertido de dicho transportador de distribución, discriminándose dichos productos durante su caída libre. El sistema de discriminación comprende medios para iluminar los productos, medios para analizar la luz reflejada por dichos productos y medios para eyectar los productos.

El documento EP-0 705 650 describe un dispositivo de selección comparable que comprende una cinta transportadora que vierte los productos transportados en la zona de acción de una estación de selección que funciona durante la caída libre del producto y que incluye un captador óptico de color que permite detectar ópticamente el color de dichos productos y un sistema de evaluación para evaluar si el color detectado por el captador de color es o no es un color predeterminado y producir una señal de discriminación en función del resultado de la evaluación, en donde dicha estación de selección comprende también un eyector que se activa en respuesta a la señal de discriminación de dicho dispositivo de evaluación con el fin de modificar o no la trayectoria de caída de los productos.

Los dispositivos descritos en los documentos EP-0 932 456 y EP-0 705 650 están destinados a eliminar los cuerpos extraños del flujo de productos que se presenta en forma de granos o granos secos, tales como: granos de café, granos de arroz, guisantes, avellanas, cacahuetes, granos de materiales... [Seguir leyendo]

1. Máquina cosechadora de clasificación selectiva de bayas, de una vendimia desgranada formada por bayas sanas, maduras y enteras, de bayas inmaduras o con corrimiento, de bayas demasiado maduras o botríticas, de bayas aplastadas o reventadas, de hojas, de escobajos o fragmentos de escobajos, de peciolos, de cascajos diversos y de jugo pegajoso, que comprende:

- un sistema de suministro (3, 4, 5) capaz de alimentar un sistema visiónico;

- un sistema visiónico (6, 7, 8, 9) ;

- un sistema de separación selectiva (10) de las bayas sanas, maduras y enteras de los demás componentes de la cosecha, controlado por el dispositivo de tratamiento (8) ,

estando dispuesto dicho sistema de suministro (3, 4, 5) de forma que permita extender el cultivo en una sola capa, alinear, aislar de forma individual y desplazar los componentes de la cosecha en un movimiento rectilíneo a una velocidad regulada, con el fin de hacer desfilar dichos componentes de la cosecha de forma individual a través del sistema visiónico (6, 7, 8, 9) , estando este último configurado para individualizar y reconocer en el espacio cada elemento con el fin de controlar el sistema de separación selectiva (10) , y caracterizado por

- un dispositivo de visión artificial (6) que permite adquirir imágenes de los componentes de la cosecha que salen del sistema de suministro (3, 4, 5) ; y

- un dispositivo de tratamiento (8) adaptado para analizar dichas imágenes con el fin de reconocer los componentes de la cosecha y diferenciarlos en función de criterios preestablecidos.

2. Máquina de clasificación selectiva según la reivindicación 1, caracterizada porque el sistema visiónico (6, 7, 8, 9) comprende un dispositivo de visión artificial (6) constituido por un dispositivo de adquisición de imágenes (líneas de puntos o matriz de puntos) , por ejemplo una o más cámaras de línea o una o más cámaras matriciales, que permiten grabar la imagen de las bayas y de los cuerpos extraños que se desea seleccionar, durante su movimiento, y un medio de iluminación (7) que permite iluminar los componentes de la cosecha durante la adquisición de imágenes, que consiste en un proyector constituido por uno o más halógenos de amplio espectro luminoso, focalizados o no, o en un proyector de LED blancos o de LED RVA (rojo, verde, azul) , o un sistema de escáner láser, u otra fuente de luz de longitud de ondas luminosas particularmente pertinentes para la determinación de un criterio de discriminación, colocado en el mismo plano que el conjunto de las líneas ópticas del dispositivo de visión artificial (6) .

3. Máquina de clasificación selectiva según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque el sistema visiónico (6, 7, 8, 9) comprende un fondo de contraste (9) dispuesto en el plano posterior de los componentes de la cosecha y orientado perpendicularmente al eje óptico del dispositivo de visión artificial (6) .

4. Máquina de clasificación selectiva según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el fondo de contraste (9) presenta un color muy poco representado o ausente en las bayas de los diferentes tipos de cosecha.

5. Máquina de clasificación selectiva según la reivindicación 4, caracterizada porque el color del fondo de contraste

(9) está determinado de manera ventajosa mediante la aplicación de una de las siguientes relaciones:

- R/Vº 3 Y RIAº 3; o -V/Rº 3 Y VIAº 3; o, preferentemente -A/Rº 3 Y AIVº 3; en las que: -R = nivel de intensidad del color rojo capturado por la cámara o las cámaras del sistema de adquisición de imágenes; -V = nivel de intensidad del color verde capturado por la cámara o las cámaras del sistema de adquisición de imágenes; -A = nivel de intensidad del color azul capturado por la cámara o las cámaras del sistema de adquisición de imágenes;

6. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el plano del conjunto de las líneas ópticas del sistema visiónico (6, 7, 8, 9) es sensiblemente perpendicular a las trayectorias medias de los componentes de la cosecha del sistema de suministro (3, 4, 5) .

7. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque el sistema de suministro (3, 4, 5) comprende un transportador de suministro (5) horizontal o sensiblemente horizontal, cuya

superficie superior portante (5c) está dispuesta de forma que desplace los componentes de la cosecha en forma de una pluralidad de filas o alineaciones separadas y paralelas, en la dirección de su extremo aguas abajo.

8. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque los componentes de la cosecha son eyectados a la salida del sistema de suministro (3, 4, 5) de forma que sean analizados por el sistema visiónico (6, 7, 8, 9) en caída libre.

9. Máquina de selección según la reivindicación 8, caracterizada porque el plano del conjunto de las líneas ópticas del sistema visiónico (6, 7, 8, 9) está dispuesto lo más cerca posible del extremo aguas abajo del sistema de suministro (3, 4, 5) .

10. Máquina de selección según la reivindicación 9, caracterizada porque el plano del conjunto de las líneas ópticas del sistema visiónico (6, 7, 8, 9) está dispuesto a una distancia (a) desde el extremo aguas abajo del sistema de suministro (3, 4, 5) que es como mínimo igual al calibre (Xobj) del objeto típico de mayor tamaño de los componentes de la cosecha.

11. Máquina de selección según una de las reivindicaciones 9 ó 10, caracterizada porque el plano de la acción del sistema de separación selectiva (10) está dispuesto a una distancia (b) del plano del conjunto de las líneas ópticas del sistema visiónico (6, 7, 8, 9) , que es como mínimo igual a:

b = Xobj + Tr x Vc, en la que:

- Xobj: calibre del objeto típico de mayor tamaño de los componentes de la cosecha, -Tr: tiempo de respuesta del sistema, -Vc: velocidad del sistema de suministro.

12. Máquina de clasificación selectiva según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizada porque el fondo de contraste (9) está constituido por un cilindro rotativo (9) que gira a alta velocidad con el fin de eyectar el jugo u otros componentes de la cosecha que pudieran haberse quedado pegados sobre su superficie.

13. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la velocidad regulada del sistema de suministro (3, 4, 5) está sincronizada con la velocidad de adquisición del sistema de visiónico (6, 7, 8, 9) con el fin de producir una imagen que esté lo menos deformada posible y constituida por píxeles sensiblemente cuadrados.

14. Máquina de selección según la reivindicación 13, caracterizada porque la velocidad regulada del sistema de suministro (3, 4, 5) está sincronizada con la velocidad de adquisición del sistema de visiónico (6, 7, 8, 9) con el fin de producir una imagen constituida por píxeles sensiblemente cuadrados cuando Vc = Va = (Lc/Np) x (1/Tacq) , en la que:

- Vc: velocidad del sistema de suministro, -Va: velocidad de adquisición de un píxel por el sistema de visiónico, -Lc: ancho de la zona de adquisición del sistema de visiónico, -Tacq: tiempo de adquisición del sistema de visiónico por línea, -Np: resolución del sistema de visiónico en número de píxeles por línea.

15. Máquina de selección según una de las reivindicaciones 13 ó 14, caracterizado porque la velocidad del transportador de suministro (5) está comprendida entre 1, 5 y 4 m/s.

16. Máquina de selección según la reivindicación 15, caracterizada porque cuando la velocidad del transportador de suministro (5) es, por ejemplo, igual a Vc = 2, 4 m/s, se tiene un tiempo de adquisición del sistema visiónico (6, 7, 8, 9) Tacq = 300 μs, una resolución del sistema de visiónico Np = 1360 píxeles y un ancho de la zona de adquisición del sistema visiónico Lc = 1 m.

17. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 16, caracterizado porque la longitud útil del transportador de suministro (5) está comprendida entre 0, 5 y 2, 5 m.

18. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 17, caracterizada porque el rodillo de salida (5b) del transportador de suministro (5) presenta un diámetro lo más pequeño posible, preferentemente un diámetro del orden de 30 mm, con el fin de evitar que los componentes de la cosecha que se peguen a la salida del transportador de suministro (5) .

19. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 18, caracterizada porque el transportador de suministro (5) está constituido por un transportador de cuerdas (5d) que está enrollado alrededor de como mínimo dos rodillos con gargantas (5a, 5b) y cuya superficie superior activa (5c) está constituida por una pluralidad de hebras paralelas (5d) .

20. Máquina de selección según la reivindicación 19, caracterizada porque las cuerdas (5d) están tensadas a 4 daN +/-10%, con un alargamiento correspondiente del 1%.

21. Máquina de selección según una de las reivindicaciones 19 ó 20, caracterizada porque las cuerdas (5d) comprenden una vaina (5º) de poliuretano rugoso alrededor de un alma (5p) de poliéster trenzado.

22. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 21, caracteriza porque las cuerdas (5d) presentan en su superficie picos (5r) u ondulaciones (5q) que forman un relieve exterior.

23. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 22, caracteriza porque el espacio o el paso (p) que separa dos hebras paralelas adyacentes (5d) de la superficie superior activa (5c) del transportador de suministro (5) es menor que el diámetro medio (d) de las bayas (B) sanas y enteras, y lo suficientemente ancho como para permitir el paso del jugo o de los cuerpos extraños de pequeño tamaño.

24. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 23, caracterizada porque el transportador de suministro (5) comprende además como mínimo un tercer rodillo con gargantas (5f) dispuesto a una distancia por debajo de la superficie activa (5c) con el fin de alejar las cuerdas de dicha superficie activa (5c) y abrir un volumen capaz de albergar un receptáculo para los componentes de la cosecha que pasan a través de las cuerdas en el nivel de la superficie activa (5c) .

25. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 24, caracterizada porque el transportador de suministro (5) comprende además como mínimo un rodillo con gargantas intermedio (5g) dispuesto entre los dos rodillos con gargantas (5a, 5b) y por encima del plano definido por los dos rodillos con gargantas (5a, 5b) con el fin de tensar y sostener las cuerdas en el nivel de la superficie activa (5c) .

26. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 19 a 25, caracterizada porque la cinta transportadora del transportador de suministro (5) está constituida por una pluralidad de anillos de cuerda independientes.

27. Máquina de selección según la reivindicación 26, caracterizada porque cada anillo de cuerda está enganchado por medio de una junta (5h) cuya sección está incluida en el diámetro de la cuerda.

28. Máquina de selección según la reivindicación 27, caracterizada porque dicha junta (5h) está constituida por una junta desmontable.

29. Máquina de selección según la reivindicación 28, caracterizada porque dicha junta desmontable (5h) está constituida por una junta cardan en miniatura.

30. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizada porque el sistema de suministro (3, 4, 5) comprende además un transportador oblicuo (3) dispuesto aguas arriba del transportador de suministro (5) , y cuya superficie activa (3c) está dotada de un movimiento de abajo a arriba en un sentido opuesto al movimiento de caída de la cosecha volcada sobre dicho transportador oblicuo (3) , siendo la superficie activa (3c) de dicho transportador oblicuo (3) lisa o provista de nervios (3c) .

31. Máquina de selección según la reivindicación 30, caracterizada porque la superficie activa (3c) del transportador oblicuo (3) tiene una inclinación regulable comprendida entre 45 y 55º con respecto a la horizontal y una velocidad de entre 0, 05 y 0, 3 m/s.

32. Máquina de selección según una de las reivindicaciones 30 ó 31, caracterizada porque el transportador oblicuo

(3) comprende además un medio de limpieza (3e) capaz de eliminar de dicho transportador oblicuo (3) los componentes de la cosecha que pudieran haberse quedado pegados sobre dicha superficie activa (3c) .

33. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 30 a 32, caracterizada porque el sistema de suministro (3, 4, 5) comprende además una boca vibratoria (4) dispuesta entre el transportador oblicuo (3) y el transportador de suministro (5) .

34. Máquina de selección según la reivindicación 33, caracterizada porque la superficie activa (4c) de la boca vibratoria (4) comprende un primer plano inclinado (4d) dispuesto por debajo del transportador oblicuo (3) y sensiblemente paralelo a este último, y un segundo plano inclinado (4e) que presenta una inclinación con respecto a

la horizontal comprendida entre 0 y 10º .

35. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 34, caracterizada porque el sistema de suministro (3, 4, 5) comprende como mínimo un dispositivo para la separación y la recuperación del jugo de los otros componentes de la cosecha.

36. Máquina de clasificación selectiva según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 35, caracterizada porque el sistema de separación selectiva (10) de las bayas sanas, maduras y enteras de los demás componentes de la cosecha está constituido por como mínimo un banco de boquillas neumáticas (10a) , que están preferentemente controladas mediante electroválvulas ultrarrápidas (10b) y cuyo número se corresponde con el número de alineaciones paralelas de las bayas de la cosecha sobre la superficie superior activa (5c) del transportador de suministro (5) , estando colocada cada una de dichas boquillas neumáticas (10a) en un plano vertical que pasa por el centro de una alineación de bayas.

37. Máquina de selección según la reivindicación 36, caracterizada porque comprende como mínimo dos bancos de boquillas neumáticas (10a) superpuestas.

38. Máquina de selección según una de las reivindicaciones 36 ó 37, caracterizada porque las boquillas neumáticas (10a) están alineadas con las líneas ópticas del dispositivo de visión artificial (6) para compensar el defecto de paralaje.

39. Máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 38, caracterizada porque el sistema visiónico (6, 7, 8) está organizado en forma de un conjunto compacto o caja que alberga el dispositivo de adquisición de imágenes (6) y el sistema de iluminación (7) , estando provista dicha caja (16) , por un lado, de un obturador de cierre (17) que permite proteger el sistema visiónico, en donde dicho obturador de cierre (17) se cierra automáticamente tras la puesta fuera de tensión de dicho sistema y, por otro lado, de un ventilador (18) o una fuente de aire comprimido que permite crear una sobrepresión en dicha caja con el fin de crear una corriente de aire que salga en el nivel de dicho obturador de cierre (17) .

40. Cadena de selección caracterizada porque comprende una máquina de selección según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 39 y que puede estar realizada en forma de una instalación móvil automotora o remolcado, o en forma de una instalación que opera en una ubicación fija.

41. Cadena de selección según la reivindicación 40, caracterizada porque comprende un medio para el volcado de la cosecha que se desea seleccionar sobre la parte aguas arriba del sistema de suministro (3, 4, 5) , que está controlado por la máquina de clasificación con el fin de ajustar el flujo de volcado al flujo de la máquina de clasificación.