Protéger les moulins à café des pierres cachées
La plupart des amateurs de café connaissent le doux ronronnement du moulin de leur café préféré, tandis qu'ils attendent avec impatience la première gorgée aromatique. Mais derrière cette scène quotidienne se cache un problème étonnamment délicat. Les grains de café sont souvent mélangés à de petits cailloux, passagers accidentels de la récolte et du traitement. Presque identiques aux grains par leur taille, leur forme et leur couleur, les cailloux échappent régulièrement aux inspections les plus méticuleuses.
Installation du système et graphiques montrant la précision de la méthode acoustique développée pour détecter les pierres cachées dans les grains de café.
SUTD
Pour les cafés et les producteurs de café commercial, les pierres égarées sont synonymes d'ennuis. Lorsqu'elles pénètrent dans le mécanisme de broyage, elles peuvent gravement endommager les disques de coupe du moulin, conçus avec précision et connus sous le nom de bavures. Ces fraises, essentielles mais très coûteuses, doivent être alignées par un expert après leur remplacement, ce qui perturbe souvent les opérations et impose donc des temps d'arrêt considérables.
"Les usines à grande échelle s'appuient sur des méthodes de filtrage avancées dès le début de la production de café. En raison des contraintes de taille et de coût, ces méthodes de filtrage traditionnelles ne sont pas pratiques pour la plupart des cafés très fréquentés et des petites structures commerciales", a déclaré le Dr Teo Tee Hui de l'Université de technologie et de design de Singapour (SUTD).
Motivés par ce défi industriel, le Dr Teo et son équipe ont entrepris de développer une solution basée sur le son - littéralement ! Leur méthode consiste à placer un microphone à un endroit stratégique du moulin. Lorsque les grains passent dans le broyeur et que les fraises commencent à tourner, le microphone capte le profil acoustique de la machine en temps réel. En particulier, un caillou perdu au milieu des grains produit une signature acoustique distincte, différente du son plus doux des grains seuls.
Les conclusions de l'équipe ont été publiées dans l'article intitulé "Innovative EMD-based technique for preventing coffee grinder damage from stones with FPGA implementation" (Technique innovante basée sur l'EMD pour prévenir les dommages causés par les pierres aux moulins à café avec implémentation FPGA).
La pièce maîtresse de leur méthode est un algorithme appelé décomposition en mode empirique (EMD), qui décompose les signaux sonores complexes en composants plus simples appelés fonctions de mode intrinsèque (FMI). En isolant ces FMI, le système de l'équipe peut localiser avec précision la présence de pierres. L'innovation de l'équipe est encore renforcée par la mise en œuvre de cet algorithme sur des réseaux de portes programmables (FPGA), des processeurs spécialisés qui traitent rapidement et avec précision l'analyse des données en temps réel.
"Nous avons choisi l'EMD parce qu'il s'adapte parfaitement à l'environnement acoustique changeant du broyeur. Les pierres produisent des motifs acoustiques transitoires et distinctifs que l'EMD reconnaît facilement, même dans le bruit de fond", souligne le Dr Teo. "Nous avons spécifiquement choisi le FPGA pour ses capacités de traitement en temps réel et son rapport coût-efficacité, qui sont essentiels pour l'adoption du système dans les cafés commerciaux à petite échelle.
Lors de tests approfondis, le système a identifié de manière fiable les pierres qui ressemblaient le plus à des grains de café avec une précision quasi parfaite, évitant ainsi d'endommager les fraises. Toutefois, le Dr Teo reconnaît que des améliorations sont encore possibles en ce qui concerne la détection des pierres plus petites et écrasées, qui sont plus difficiles à distinguer sur le plan acoustique.
"La détection de fragments minuscules reste un défi, car leurs signatures acoustiques peuvent se chevaucher et être masquées par le bruit des haricots. Nous travaillons activement à l'amélioration de notre méthode en utilisant mieux les indices acoustiques subtils intégrés dans les caractéristiques du signal dans le domaine temporel", a déclaré le Dr Teo. "Nous avons déjà une solution prometteuse en préparation, et nous espérons la partager bientôt - alors surveillez cet espace !
Il est important de noter que cette approche acoustique innovante présente un potentiel important pour une application commerciale. Facile à intégrer sans modification majeure des machines existantes, elle offre aux cafés et aux petites entreprises une alternative pratique et économique aux méthodes de dépistage à grande échelle, que la plupart d'entre eux n'ont pas les moyens de s'offrir.
"En fin de compte, notre objectif est simple. Nous voulons éviter que les pierres n'endommagent à nouveau un moulin à café", a déclaré le Dr Teo. "En mettant au point une méthode de détection fiable qui améliore l'efficacité et la longévité des moulins à café, nous pourrions être utiles aux cafés et à l'industrie du café dans son ensemble.
À l'avenir, l'équipe se concentre sur l'amélioration de la sensibilité de son algorithme, en vue d'une adoption généralisée dans le milieu diversifié de la mouture du café.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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