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WO2014111633A1 - Dispositif de prehension et procede associe - Google Patents

Dispositif de prehension et procede associe Download PDF

Info

Publication number
WO2014111633A1
WO2014111633A1 PCT/FR2013/000378 FR2013000378W WO2014111633A1 WO 2014111633 A1 WO2014111633 A1 WO 2014111633A1 FR 2013000378 W FR2013000378 W FR 2013000378W WO 2014111633 A1 WO2014111633 A1 WO 2014111633A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gripping
camera
axis
cylinder portion
data
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/000378
Other languages
English (en)
Inventor
Dominique Neveu
Pascal Laurent
Original Assignee
Amg Industries
Greif France
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amg Industries, Greif France filed Critical Amg Industries
Publication of WO2014111633A1 publication Critical patent/WO2014111633A1/fr

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0052—Gripping heads and other end effectors multiple gripper units or multiple end effectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/06—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means
    • B25J15/0616—Gripping heads and other end effectors with vacuum or magnetic holding means with vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/02—Sensing devices
    • B25J19/021—Optical sensing devices
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1694—Programme controls characterised by use of sensors other than normal servo-feedback from position, speed or acceleration sensors, perception control, multi-sensor controlled systems, sensor fusion
    • B25J9/1697—Vision controlled systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/02—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by suction means
    • B66C1/0237—Multiple lifting units; More than one suction area
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/10—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
    • B66C1/62—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means comprising article-engaging members of a shape complementary to that of the articles to be handled
    • B66C1/625—Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means comprising article-engaging members of a shape complementary to that of the articles to be handled for gripping drums or barrels
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/39—Robotics, robotics to robotics hand
    • G05B2219/39484—Locate, reach and grasp, visual guided grasping
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F5/00—Transportable or portable shielded containers
    • G21F5/06—Details of, or accessories to, the containers
    • G21F5/14—Devices for handling containers or shipping-casks, e.g. transporting devices loading and unloading, filling of containers

Definitions

  • the technical sector of the present invention is that of systems for loading or unloading cargoes and in particular the cargoes of drums stored in a transport crate.
  • Unloading the drums transported in crates, for example by truck, is a complex operation generally requiring significant resources and a long work time.
  • Existing unloading systems are generally controlled by an operator who performs positioning operations as well as control and safety operations to ensure a good grip of the drum before bringing each drum on a conveyor belt. The efficiency of the unloading thus depends on the experience of the operator. Moreover a large number of unloading systems is necessary to manage a large flow of crates to be unloaded.
  • the present invention aims to overcome the disadvantages of the prior art by providing a device for improving the performance during unloading of a cargo.
  • a gripping device intended to be fixed on a mobile arm of a robot and comprising:
  • the positioning unit being set back from the stops
  • the positioning unit comprises: at least one camera having its field of vision positioned about an axis directed towards the object to be grasped, at least two laser pointers oriented so as to each point at a first and second locating points situated in said field of view and arranged in a first plane orthogonal to the central axis of the camera, the first plane being situated at a first determined distance from the camera,
  • said device being able to grip the object having a gripping area in the form of a surface constituting a cylinder portion.
  • the camera and the two laser pointers are positioned on the gripping device so as to allow the determination, by calculation, of the position of the axis of the cylinder portion.
  • the camera and the system for generating the planar laser beam are positioned on the gripping device so as to enable the determination, by calculation, of the inclination of the axis of the cylinder portion. .
  • said camera is of the type enabling a three-dimensional image acquisition.
  • said camera is arranged so that its central axis is secant and perpendicular to the axis of the cylinder portion when the object is held against the stops.
  • the laser pointers are arranged on either side of said camera, the pointers generating two laser beams arranged in a second plane and having the same angle of incidence at their respective registration point by normal to the foreground, the second plane is not parallel to the axis of the camera.
  • the plane laser beam is arranged parallel to the axis of the portion of cylinder when the object is held against the stops.
  • the gripping device is capable of locating at least one radial molding located on the cylinder portion.
  • the object can indeed be a cask.
  • This drum may include radial moldings.
  • Another object of the invention relates to a device for loading or unloading a drum cargo comprising a robot equipped with a movable arm on which is fixed a gripping device according to the invention.
  • the loading or unloading device comprises a management system consisting of a processing and control component in communication with a storage component and communication interfaces including at least one communication interface with the camera, a pointer control interface, a control interface of the laser beam generating system, the memory component comprising at least:
  • a program for controlling a corrective lateral displacement of the gripping device as a function of the data representative of the coordinates in the space of the position of the axis of the portion of the cylinder,
  • a program for controlling a depth translation corrected for the gripping device according to data representative of the coordinates in the space of the position of the axis of the cylinder portion.
  • Another object of the invention relates to a method for gripping at least one object using a gripping device according to the invention, characterized in that:
  • the positioning of the gripping device is controlled so that it is in a predicted position, within a margin of error, to be in front of the gripping zone and at said first distance from it, data representative of the position of the axis of the cylinder portion constituting the gripping surface are calculated and stored, as a function at least of the data representing the positions of the projections of the laser pointers provided by said camera,
  • a corrective lateral displacement of the gripping device is controlled according to the data representative of the position of the axis of the cylinder portion and a corrective lateral inclination of the gripping device is controlled according to the data representative of the inclination of the gripping device; the axis of the cylinder portion, so that the stops are opposite and arranged parallel to the gripping zone,
  • the object having a radial molding on the cylinder portion the data representative of the image captured by said camera are processed to position the gripping device at a height determined with respect to the position of the molding, so that the suction cups are disposed in front of a non-embossed cylinder-shaped surface.
  • the gripping method being implemented for the unloading of a cargo of a plurality of objects arranged according to several levels, characterized in that beforehand the robot arm is controlled for performing at least a first horizontal scan to detect one or more separation lines of two consecutive levels, using data provided by said camera and representative of the projection of the plane laser beam on the cargo.
  • the objects being in the form of drums of the same dimensions, beforehand, one provides data representative of the diameter and the height of each drum.
  • the robot arm is first controlled to perform at least one scan horizontal to detect the positions of the side walls of the body, using the laser range finder.
  • a first advantage is that the gripping of an object, such as a drum, having a gripping surface in a cylinder portion, can be implemented automatically.
  • Another advantage of the present invention lies in the fact that, thanks to a significant gain in efficiency, the unloading structure can be reduced.
  • Another advantage of the invention lies in the possibility of discharging barrels at a high rate, for example greater than 400 barrels per hour, even when the barrels are stored in bulk or alternating staggered storage with a column storage.
  • a row of barrels is arranged in a row comprising the same number of barrels.
  • a row of four barrels is for example arranged on a row of three barrels and a row of three barrels is for example arranged in a row of four barrels.
  • the number of barrels increases or decreases from one row to another.
  • Another advantage is that the unloading rate remains high even when the drums have moved slightly or inclined during transport.
  • a drum load usually includes three drum levels.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a gripping device according to the invention
  • FIG. 2 shows a top view of an object held by the suction cups against the stops of the gripping device
  • FIG. 3 represents a top view of the camera, laser pointers and the system for generating a plane beam before gripping the object;
  • FIGS. 4a, 4b and 4c show image captures by the camera showing the projection of the plane laser beam
  • FIG. 5 shows a side view of a camera and laser pointers of a positioning unit according to the invention
  • FIG. 6 represents a perspective view of a camera and laser pointers of a positioning unit according to the invention.
  • FIGS. 7a, 7b and 7c show image captures of the laser beams projected by the laser pointers
  • FIG. 8 represents a perspective view of a gripping device according to the invention.
  • FIG. 9 represents a perspective view of a robot equipped with a mobile arm on which is fixed a gripping device according to the invention.
  • FIG. 10 shows a device for loading or unloading a cargo of drums
  • Figure 11 shows a detail of Figure 10
  • FIG. 12 represents a management system controlling a robot disposed on a platform and equipped with a gripping device according to the invention
  • FIG. 13 represents an unloading method according to the invention.
  • the gripping device 1 comprises a support structure 31 on which elements such as sensors, gripping cups 4 or abutments 6 are fixed.
  • the stops 6 are in the form of studs fixed on a cradle and against which a gripping surface of the object to be grasped may come into abutment. In plan view, the stops 6 are arranged in a circular arc. The gripping surface is in particular a cylinder portion.
  • the suction cups 4 are also arranged to come against a cylindrical gripping surface. In view from above, the suction cups 4 are arranged in a circular arc. The suction cups make it possible to hold the gripping surface in a portion of a cylinder against the stops 4. Connections 32 generating a suction of air are provided for the suction cups 4.
  • the gripping device comprises a camera 8 and than two laser pointers 11 and 12 arranged on either side of the camera.
  • the camera 8 and the two laser pointers 11 and 12 are positioned on the gripping device 1 so as to allow the determination, by calculation, of the position of the axis of the cylinder portion constituting the gripping surface.
  • the camera is for example a camera capturing a two-dimensional image.
  • the camera 8 may also be of the type allowing a three-dimensional image acquisition.
  • the gripping device further comprises a system for generating a planar laser beam.
  • the camera 8 and the system 15 for generating the planar laser beam are positioned on the gripping device 1 so as to enable the determination, by calculation, of the inclination of the axis of the portion of the cylinder constituting the gripping surface.
  • At least the camera 8, the two laser pointers 11 and 12 and the system 15 for generating a plane laser beam constitutes the positioning unit of the gripping device.
  • the gripping device comprises a laser rangefinder 29. It is also possible to provide a presence sensor 33.
  • Figure 2 shows a top view of an object 5 held by the suction cups 4 against the stops 6 of the gripping device. To facilitate the reading of the drawing only a few elements of the gripping device are shown.
  • the camera 8, the system 15 for generating the plane laser beam 16, the laser pointers 11 and 12 as well as the stops 6 and the suction cups 4 are shown in dotted lines.
  • the positioning unit is set back from the stops 6.
  • the camera 8 is in particular at a determined margin D18 of the object 5 held against the stops 6.
  • the axis A10 of the field of view 9 of the camera 8 passes through the Al7 axis of the cylindrical gripping portion and is perpendicular thereto.
  • the object grasped here has a circular cross-section but it could comprise only a gripping zone 7 in a cylinder portion centered around the axis A17, the other parts of the object 5 being of any shape.
  • the object to be grasped is for example a cylindrical drum having a capacity of between 100 liters and 250 liters.
  • the height of a drum is for example between 700mm and 1100mm.
  • the planar laser beam 16 in plan view is in the form of a line and is therefore parallel to the axis Al7 of the cylinder portion.
  • the inclination of the plane laser beam 16 is here zero but it could also be a few degrees.
  • the remaining determined margin D18 makes it possible in particular to calculate the necessary advance of the gripping device for gripping the object 5, when the object 5 is at a determined distance from the camera 8. In particular, it is possible to provide a calibration phase of the gripping device.
  • FIG. 3 represents a view from above of the camera 8, the laser pointers 11 and 12 and the system 15 for generating a plane beam 16 before the object 5 is grasped.
  • first plane P20 located at a first determined distance D200 from the camera 8. This first distance D200 corresponds in particular to the approach distance of the gripping device.
  • the camera 8 comprises its field of vision 9 centered around its central viewing axis A10.
  • the central axis A10 of the camera is perpendicular to the first plane P20.
  • the camera 8 points towards the object to be grasped 5.
  • the laser pointers 11 and 12 point towards the object 5 to be grasped, the laser beams 19 and 21 emitted being sequential with the first plane P20, in the field of view 9 of the camera 8, at two registration points 13 and 14. These two points 13 and 14 of identification are for example determined by a calibration of the gripping device.
  • the plane laser beam 16 also projects on the first plane P20, in the field of view 9 of the camera 8.
  • Figures 4a, 4b and 4c show image captures by the camera 8.
  • the projection of the plane laser beam corresponds to a vertical position of the axis of the cylinder portion.
  • the feet of the robot allow it to be positioned plumb.
  • the axis of the cylindrical portion corresponds to the axis of the barrel.
  • a drum 5 is shown in dashed lines.
  • the projection corresponds to a left inclination of the axis of the cylindrical portion. The projection is then inclined to the right.
  • the projection corresponds to a right inclination of the axis of the cylindrical portion. The projection is then tilted to the left.
  • laser beams or laser beams makes it possible to project on the object to be grasped, straight or curved lines or luminous points that stand out clearly by their intensity, on the surface of the object.
  • the object to be grasped can be made of different colors and advantageously the projections of laser beams or laser beams stand out clearly for a wide variety of colors of the object.
  • the position of a point can be detected with respect to a registration point defined for example by calibration or with respect to a point of origin of the field of view of the camera.
  • the position of each of the points of a line can be detected with respect to a registration point defined for example by calibration or with respect to an origin point of the field of view of the camera.
  • the average inclination of a line can be detected in relation to the horizontal or the vertical, the horizontal or the vertical being defined for example by calibration.
  • the line alignment of a line can be tested and detected.
  • the analysis of the variation of the slope of a line makes it possible to detect wavelets corresponding to a molding.
  • the ripples are for example detected by several successive inversions in the variation of the slope.
  • An image processing will be performed for example by a program stored and executed by a processing component, based on data representative of the images captured by the camera or cameras.
  • the plane laser beam can be used to detect the inclination of the cylindrical portion.
  • the planar laser beam can also be used to detect radial moldings on the cylinder portion.
  • the gripping device can thus be positioned in height to avoid having the suction cups in front of the bumpy areas.
  • the projection of the plane laser beam can be captured at the same time as the projection of the laser beams projected by the pointers.
  • the image captures have been shown separately for clarity of explanation.
  • Figure 5 shows a side view of the laser pointers.
  • the laser beams 19 and 21 coincide in side view, as are the laser pointers 11 and 12 as well as the registration points 13 and 14.
  • the laser beams are arranged in a second plane P22. This second plane P22 is not parallel to the axis A10 of the camera 8.
  • the laser pointers 11 and 12 are arranged in a symmetrical arrangement and have the same angle of incidence A23 with respect to the normal in the foreground P20, at the two registration points 13 and 14.
  • the axis A10 of the camera is here perpendicular to the first plane P20.
  • FIGS. 7a, 7b and 7c show image captures of the laser beams projected by the laser pointers 11 and 12.
  • the registration points 13 and 14 have been represented at the same time as the projections P13 and P14 of the laser beams on the surface gripping in cylinder portion.
  • FIG. 7b represents a captured image when the camera is at the distance D200 of the cylindrical portion of the object 5 to be grasped.
  • the projections P13 and P14, respectively, coincide with the registration points 13 and 14, respectively.
  • Figure 7c shows an image capture where the projections P13 and P14 are not equidistant from the center A10 of the field of view 9 because of a lateral offset of the shaft 5.
  • the projection P13 on the right corresponds to the right-pointing point, but the projection P14 on the left is shifted towards right and upwards with respect to the marker point 14 on the left.
  • the side shift of the barrel can be detected and its lateral position can be calculated.
  • FIG. 7a shows an image capture where the projections P13 and P14 are close to each other with respect to their respective registration point 13 and 14, due to a position farther away from the barrel 5.
  • the distance of the drum can be calculated.
  • a camera of the type enabling three-dimensional acquisition makes it possible to obtain the positions in the space of the projections of the laser pointers and the plane laser beam more quickly.
  • the gripping device 34 is identical to that shown in FIG. 1, except that it comprises its system 15 for generating a device. planar laser beam arranged centrally and that it comprises two cameras 35 arranged on either side of the system 15 for generating the plane laser beam.
  • FIG. 9 shows a robot equipped with a gripping device according to the invention.
  • the gripping device is fixed on a mobile arm 2 of the robot 3.
  • the robot 3 is for example a robot with six axes.
  • the gripping device can thus be moved laterally and in height as well as in depth.
  • a displacement in height corresponds for example to a movement of the gripping device from a drum level to a higher drum level.
  • a deep displacement corresponds for example to a forward movement of the robot and the gripping device during the deployment of the telescopic conveyor.
  • a lateral displacement corresponds for example to a displacement parallel to a row of barrels.
  • the robot can be advanced or retracted with a set of wheels 38.
  • the robot can thus move on the platform and in the transport case.
  • the wheels can also be replaced by tracks.
  • the tracks allow in particular to overcome obstacles or holes located in the floor of the body.
  • a crate is usually detachable from the transport truck.
  • the invention can also be applied to a non-detachable box of the truck.
  • a proximity sensor 37 is arranged at the front of the robot to detect possible obstacles or to detect that an approach distance has been reached.
  • the robot comprises feet 36 stabilized by a system of elevation cylinders.
  • the robot thus gains in precision for gripping the barrels 7.
  • the drum 5 has a diameter D26 and a height D27 which are for example supplied to the management system of the robot.
  • a robot is for example integrated in a device for loading or unloading a cargo of drums as shown in FIG.
  • the drum transport boxes 28 each come to a loading or unloading platform.
  • the gripping device allowing automatic unloading of the barrels. Thanks to its precision, only one robot can be used for all the unloading platforms.
  • the robot is disposed at the end of a telescopic conveyor, both being arranged on a platform 39.
  • the platform 39 comprises wheels 41 to be moved laterally by means of rails 40, in order to come opposite different locations for fastening crates.
  • the platform installed on rails allows the system to move from platform to platform.
  • the platform 39 comprises an output conveyor 42 coming to join a conveyor 43 fixed relative to the platforms unloading which extends over the entire width of the wharves.
  • the rails 40 thus make it possible to position the platform 39 in front of the different boxes 28 of transport.
  • the telescopic conveyor installed on the platform 39 makes it possible to fetch the drums 5 inside each box 28.
  • the robot will be stabilized by its telescopic legs before gripping, the accuracy of the robot is thus sufficient to not affect the accuracy of the gripper.
  • Figure 11 shows more precisely the environment of the robot 3.
  • edges 30 of the box are shown in particular. These edges 30 are for example detected by the laser rangefinder, to then position the gripping device.
  • the lines separating two levels of barrels 5 are also shown. These separation lines 25 are for example detected by a lateral scan of the plane laser beam on the cargo, the projected plane laser beam being detected by the camera (s) disposed on the gripping device.
  • an operator has a human-machine interface 44 for entering commands or orders or reading operating data.
  • the management system 45 includes a processing component 48 and control in communication with a storage component 49 and communication interfaces.
  • the processing component 48 performs notably read and write operations in memory 49 or execution of stored programs.
  • the memory 49 allows the storage of data or programs or working memory spaces.
  • the operator controls the positioning of the platform in front of a box facing an unloading platform.
  • a program 79 for positioning the platform is executed.
  • Data 47 representative of the position are initialized and stored and transmitted by an interface 46 for controlling the position of the platform.
  • the operator enters data 50 representative of the diameter D26 and the height D27 of each drum. Different barrel diameters are thus possible for their loading or unloading.
  • the processing component 48 executes a stored program 51 for the identification of the side walls of the body. Data is exchanged simultaneously on an interface 52 for activating the laser rangefinder and for reading data representative of the distances measured by the laser range finder and on the interface 53 for controlling the position of the robot arm so that the robot can scan. lateral.
  • these data 54 are processed by the program 51 for locating the lateral partitions to locate laterally the partitions.
  • This processing includes, for example, a depth offset search for extracting data 55 representative of the positions of the edges of the box, these data 55 being stored.
  • the latter data 55 include for example a lateral distance to the right of the robot and a lateral distance to the left of the robot.
  • a program 56 for detecting the lines of separation between two drum levels is executed.
  • This program 56 transmits data on the control interface 53 of the position of the robot arm so that it performs a side scan and simultaneously transmits activation data on the control interface 57 of the beam generation system. laser plane, while the data provided by the interface 58 of communication with the camera are read.
  • the data 59 provided by the camera is read and stored. This data 59 is then processed by the separation line detection program 56 to extract stored data 60 representative of the heights between the drum levels.
  • a program 61 for positioning the device gripping is then performed.
  • This program 61 transmits advancement control data on the robot interface 62 which advances to a determined approach distance.
  • the telescopic conveyor unfolds with the advance of the robot.
  • the interface 63 receiving the data provided by the proximity sensor 37 is read to stop the advance of the robot when the advance distance is reached.
  • the read and stored data 80 are compared with stored data 64 representative of an approach distance.
  • the gripper positioning program 61 then controls the stopping of the advance of the robot via its interface 62 and controls the exit of the feet by a control interface 65 from the position of the feet.
  • the positioning program 61 of the gripping device then controls the position of the arm by its control interface 53 in position.
  • the six-axis robot allows lateral positioning, depth and height as well as multiple rotations.
  • the gripping device is thus in a position provided, to a margin of error, to be in front of the gripping zone of the drum to be gripped and at said first distance from the barrel.
  • a program 66 for calculating the data representative of the position of the axis of the cylinder portion is then executed.
  • This program 66 sends laser pointer activation data via its interface 67 while the data 68 provided by the camera interface 58 is read and stored.
  • These data 68 are then processed to extract and store the data 69 representative of the coordinates in the space of the position of the axis of the cylinder portion.
  • These data 69 correspond, for example, to an abscissa and an ordinate.
  • These data 69 are for example obtained by image processing. To obtain these data 69, the inclination of the barrel is for example neglected.
  • a program 70 for calculating data representative of the inclination of the axis of the cylinder portion is then performed. This program 70 sends activation data of the W
  • the data 71 provided by the interface 58 of the camera read and stored are furthermore processed, by a program 81 for locating the moldings, to extract stored data 73 representative of the height position of the moldings.
  • a corrected approach program 74 is then executed.
  • This program 74 sends, on the control interface 53 of the position of the arm, data representative of a relative positioning so that the suction cups are arranged in front of a non-embossed cylinder-section surface, depending stored data 73 representative of the height position of the moldings.
  • the corrected approach program 74 sends, on the control interface 53 of the position of the arm, control data of a corrective lateral translation of the gripping device 1, according to the data 69 representative of the coordinates in the space the position of the axis of the cylinder portion.
  • the corrected approach program 74 sends, on the control interface 53 of the position of the arm, control data of a corrective lateral inclination of the gripping device 1 as a function of the data 72 representative of the angle of inclination of the drum.
  • the central axis of the camera is for example then secant and perpendicular to the axis of the cylinder portion.
  • the abutments are for example then opposite and arranged parallel to the gripping zone. That is to say that the stops define a bearing surface corresponding to the bearing surfaces on the cylinder portion, translated rearward, along the depth axis.
  • the corrected approach program 74 sends, on the control interface 53 of the arm, control data a corrected depth translation of the gripping device 1, as a function of the data 69 representative of the coordinates in the space of the position of the axis of the cylinder portion, to a gripping position where the suction cups 4 are in support against the surface of prehensio.
  • a suction activation program 75 is then executed. This program 75 sends suction activation data via their control interface 76.
  • the interface 77 in connection with the presence sensor disposed on the gripping device is for example controlled before the activation of the suction cups to verify that the data provided correspond to the presence of a drum.
  • a program 78 for controlling the transport of the drum on the telescopic conveyor is then executed. This program 78 transmits data via the positioning interface 53 of the arm to bring the drum to a receiving platform.
  • the drum is then transported in a conventional manner on the telescopic conveyor and then on the fixed conveyor relative to the platforms.
  • a new positioning step of the gripping device is for example performed for the gripping and transport of the next drum to be unloaded.
  • the program 61 for positioning the gripping device is for example again executed.
  • the unloading method comprising the gripping method is also illustrated in FIG. 13.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (1) de préhension comprenant une pluralité de ventouses (4), des butées (6) et une unité de positionnement comprenant; une caméra (8) positionné vers l'objet à saisir, deux pointeurs laser (11, 12) dirigés vers des points de repérage disposés dans un premier plan orthogonal à l'axe central de la caméra (8), le premier plan étant situé à une première distance déterminée de la caméra, un système de génération (15) d'un faisceau laser plan ayant une inclinaison déterminée par rapport à l'axe de la portion de cylindre lorsque l'objet est maintenu contre les butées ( 6), ledit dispositif étant apte à la préhension de l'objet présentant une zone de préhension sous la forme d'une surface constituant une portion de cylindre.

Description

DISPOSITIF DE PREHENSION ET PROCEDE ASSOCIE
Le secteur technique de la présente invention est celui des systèmes pour le chargement ou le déchargement de cargaisons et notamment les cargaisons de fûts rangés dans une caisse de transport.
Le déchargement des fûts transportés dans des caisses, par exemple par camion, est une opération complexe nécessitant généralement des moyens importants et un temps de travail conséquent. Les systèmes de déchargement existants sont généralement pilotés par un opérateur qui réalise des opérations de positionnement ainsi que des opérations de contrôles et de sécurité pour s'assurer d'une bonne préhension du fût avant d'amener chaque fût sur un tapis de convoyage. L'efficacité du déchargement dépend ainsi de l'expérience de l'opérateur. Par ailleurs un nombre important de systèmes de déchargement est nécessaire pour gérer un flux important de caisses à décharger.
Il apparaît ainsi un besoin d'automatiser davantage les robots préhenseurs pour permettre un gain de temps lors du déchargement et gagner ainsi en rendement afin de permettre notamment l'allégement des installations pour le déchargement des caisses.
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur en fournissant un dispositif permettant d'améliorer le rendement lors du déchargement d'une cargaison.
Cet objectif est atteint grâce à un dispositif de préhension destiné à être fixé sur un bras mobile d'un robot et comprenant :
- une pluralité de ventouses de préhension d'un objet,
- des butées d'appui contre l'objet et
- une unité de positionnement par rapport à l'objet, l'unité de positionnement étant disposée en retrait des butées,
caractérisé en ce que l'unité de positionnement comprend: au moins une caméra ayant son champ de vision positionné autour d'un axe dirigé vers l'objet à saisir, au moins deux pointeurs laser orientés de façon à pointer chacun en un premier et respectivement un deuxième points de repérage situés dans ledit champ de vision et disposés dans un premier plan orthogonal à l'axe central de la caméra, le premier plan étant situé à une première distance déterminée de la caméra,
- au moins un système de génération d'un faisceau laser plan ayant une inclinaison déterminée par rapport à l'axe de la portion de cylindre lorsque l'objet est maintenu contre les butées,
ledit dispositif étant apte à la préhension de l'objet présentant une zone de préhension sous la forme d'une surface constituant une portion de cylindre.
Selon une particularité de l'invention, la caméra et les deux pointeurs laser sont positionnés sur le dispositif de préhension de façon à permettre la détermination, par calcul, de la position de l'axe de la portion de cylindre.
Selon une autre particularité de l'invention, la caméra et le système de génération du faisceau laser plan sont positionnés sur le dispositif de préhension de façon à permettre la détermination, par calcul, de l'inclinaison de l'axe de la portion de cylindre.
Selon une autre particularité de l'invention, ladite caméra est du type permettant une acquisition d' image en trois dimensions.
Selon une autre particularité de l' invention, ladite caméra est agencée de façon à ce que son axe central soit sécant et perpendiculaire à l'axe de la portion de cylindre lorsque l'objet est maintenu contre les butées.
Selon une autre particularité de l'invention, les pointeurs laser sont disposés de part et d'autre de ladite caméra, les pointeurs générant deux rayons laser disposés dans un deuxième plan et ayant un même angle d' incidence en leur point de repérage respectif par rapport à la normale au premier plan, le deuxième plan n'étant pas parallèle à l'axe de la caméra.
Selon une autre particularité de l'invention, le faisceau laser plan est agencé parallèlement à l'axe de la portion de cylindre lorsque l'objet est maintenu contre les butées.
Selon une autre particularité de l'invention, le dispositif de préhension est apte au repérage d'au moins une moulure radiale située sur la portion de cylindre. L'objet peut en effet être un fût. Ce fût peut comprendre des moulures radiales.
Un autre objet de l'invention concerne un dispositif de chargement ou de déchargement d'une cargaison de fûts comprenant un robot équipé d'un bras mobile sur lequel est fixé un dispositif de préhension selon l'invention.
Selon une particularité de l'invention, le dispositif de chargement ou de déchargement comprend un système de gestion constitué d'un composant de traitement et de contrôle en communication avec un composant de mémorisation et des interfaces de communication dont au moins une interface de communication avec la caméra, d'une interface de commande des pointeurs, d'une interface de commande du système de génération du faisceau laser, le composant de mémorisation comprenant au moins :
- un programme de calcul et de mémorisation des données représentatives de la position de l'axe de la portion de cylindre en fonction des données reçues par l'interface de la caméra et représentatives de la projection des pointeurs activés ,
- un programme de calcul et de mémorisation des données représentatives de l'inclinaison de l'axe de la portion de cylindre en fonction des données reçues par l'interface de la caméra et représentatives de la projection du faisceau laser activé,
- un programme de commande d'une translation latérale corrective du dispositif de préhension, en fonction des données représentatives des coordonnées dans l'espace de la position de l'axe de la portion de cylindre,
- un programme de commande d'une inclinaison latérale corrective du dispositif de préhension en fonction des données représentatives de l'angle d'inclinaison du fût,
un programme de commande d'une translation en profondeur corrigée du dispositif de préhension, en fonction des données représentatives des coordonnées dans l'espace de la position de l'axe de la portion de cylindre.
Un autre objet de l'invention concerne un procédé de préhension d'au moins un objet à l'aide d'un dispositif de préhension selon l' invention caractérisé en ce que :
on commande un positionnement du dispositif de préhension de façon à ce qu'il se trouve dans une position prévue, à une marge d'erreur près, pour être en face de la zone de préhension et à ladite première distance de celui-ci, - on calcule et on mémorise des données représentatives de la position de l'axe de la portion de cylindre constituant la surface de préhension, en fonction au moins des données représentatives des positions des projections des pointeurs laser fournies par ladite caméra,
- on calcule et on mémorise des données représentatives de l'inclinaison de l'axe de la portion de cylindre constituant la surface de préhension, en fonction au moins des données, fournies par ladite caméra, représentatives de la projection du faisceau laser plan sur la zone de préhension,
- on commande une translation latérale corrective du dispositif de préhension, en fonction des données représentatives de la position de l'axe de la portion de cylindre et on commande une inclinaison latérale corrective du dispositif de préhension en fonction des données représentatives de l'inclinaison de l'axe de la portion de cylindre, de façon à ce que les butées soient en face et disposées parallèlement à la zone de préhension,
- on commande une translation en profondeur corrigée du dispositif de préhension, en fonction des données représentatives de la position de l' axe de la portion de cylindre, jusqu'à une position de préhension où les ventouses sont en appui contre la surface de préhension.
Selon une particularité de l'invention, après ces étapes :
- on commande l'activation des ventouses pour le maintien dudit objet contre les butées du dispositif de préhension,
- on commande le déplacement du bras du robot pour amener ledit objet sur une plateforme de réception.
Selon une autre particularité de l'invention, l'objet présentant une moulure radiale sur la portion de cylindre, les données représentatives de l'image capturée par ladite caméra sont traitées pour positionner le dispositif de préhension à une hauteur déterminée par rapport à la position de la moulure, de façon à ce que les ventouses soient disposées en face d'une surface en portion de cylindre non bosselée .
Selon une autre particularité de l'invention, le procédé de préhension étant mis en œuvre pour le déchargement d' une cargaison d'une pluralité d'objets rangés selon plusieurs niveaux, caractérisé en ce qu'au préalable le bras de robot est commandé pour effectuer au moins un premier balayage horizontal pour détecter une ou des lignes de séparation de deux niveaux consécutifs, à l'aide des données fournies par ladite caméra et représentatives de la projection du faisceau laser plan sur la cargaison.
Selon une autre particularité de l'invention, les objets se présentant sous la forme de fûts de mêmes dimensions, au préalable, on fournit des données représentatives du diamètre et de la hauteur de chaque fût.
Selon une autre particularité de l'invention, pour le déchargement de la cargaison se trouvant dans une caisse à l'aide du dispositif de préhension sur lequel un télémètre laser est fixé, au préalable le bras de robot est commandé pour effectuer au moins un balayage horizontal pour détecter les positions des cloisons latérales de la caisse, à l'aide du télémètre laser.
Un tout premier avantage est que la préhension d'un objet, tel qu'un fût, présentant une surface de préhension en portion de cylindre, peut être mise en œuvre automatiquement.
Un autre avantage de la présente invention réside dans le fait que, grâce à un gain important en rendement, la structure de déchargement peut être réduite.
Un autre avantage de l'invention réside dans la possibilité de décharger des fûts à une cadence élevée, par exemple supérieure à 400 fûts par heure, même quand les fûts sont rangés en vrac ou en alternant un rangement en quinconce avec un rangement en colonne. Dans un rangement en colonne une rangée de fûts est disposée sur une rangée comprenant le même nombre de fûts. Dans un rangement en quinconce une rangée de quatre fûts est par exemple disposée sur une rangée de trois fûts et une rangée de trois fûts est par exemple disposée sur une rangée de quatre fûts. Dans un rangement en quinconce le nombre de fûts augmente ou diminue de un, d'une rangée à l'autre.
Un autre avantage réside dans le fait que la cadence de déchargement reste élevée même quand les fûts se sont légèrement déplacés ou inclinés pendant le transport.
Un autre avantage réside dans le fait que le déchargement automatique réduit les risques d'accident et améliore la sécurité des opérateurs qui s'occupent du déchargement. Un risque de chute important était notamment difficile à gérer pour un opérateur devant décharger manuellement des fûts situés en hauteur. Un chargement de fûts comprend généralement trois niveaux de fûts.
II est par ailleurs plus aisé de respecter les normes de contraintes imposées pour les opérateurs qui ne doivent pas porter des charges excessives.
D'autres caractéristiques, avantages et détails de l'invention seront mieux compris à la lecture du complément de description qui va suivre de modes de réalisation donnés à titre d'exemple en relation avec des dessins sur lesquels :
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un dispositif de préhension selon l' invention ;
- la figure 2 représente une vue de dessus d'un objet maintenu par les ventouses contre les butées du dispositif de préhension;
- la figure 3 représente une vue de dessus de la caméra, des pointeurs laser et du système de génération d'un faisceau plan avant la préhension de l'objet ;
- les figures 4a, 4b et 4c représentent des captures d'image par la caméra montrant la projection du faisceau laser plan ;
- la figure 5 représente une vue de côté d' une caméra et de pointeurs laser d'une unité de positionnement selon 1' invention ;
- la figure 6 représente une vue en perspective d'une caméra et de pointeurs laser d'une unité de positionnement selon l'invention ;
- les figures 7a, 7b et 7c représentent des captures d'images des rayons laser projetés par les pointeurs laser ;
- la figure 8 représente une vue en perspective d'un dispositif de préhension selon l'invention ;
- la figure 9 représente une vue en perspective d'un robot équipé d'un bras mobile sur lequel est fixé un dispositif de préhension selon l'invention ;
- la figure 10 représente un dispositif de chargement ou de déchargement d'une cargaison de fûts ;
- la figure 11 représente un détail de la figure 10 ;
la figure 12 représente un système de gestion commandant un robot disposé sur une plateforme et équipé d'un dispositif de préhension selon l'invention ;
la figure 13 représente un procédé de déchargement selon l'invention.
L'invention va à présent être décrite avec davantage de détails. Les mêmes références sont utilisées sur les figures pour désigner les mêmes éléments. Comme représenté à la figure 1 le dispositif de préhension 1 comprend une structure de support 31 sur laquelle sont fixés des éléments tels que des capteurs, des ventouses de préhension 4 ou des butées 6.
Les butées 6 se présentent sous la forme de plots fixés sur un berceau et contre lesquels une surface de préhension de l'objet à saisir peut venir en appui. En vue de dessus, les butées 6 sont disposées selon un arc de cercle. La surface de préhension est notamment une portion de cylindre.
Les ventouses 4 sont également agencées pour venir contre une surface cylindrique de préhension. En vue de dessus, les ventouses 4 sont disposées selon un arc de cercle. Les ventouses permettent de retenir la surface de préhension en portion de cylindre contre les butées 4. Des branchements 32 générant une aspiration d'air, sont prévus pour les ventouses 4. Le dispositif de préhension comprend une caméra 8 ainsi que deux pointeurs laser 11 et 12 disposés de part et d'autre de la caméra.
La caméra 8 et les deux pointeurs laser 11 et 12 sont positionnés sur le dispositif 1 de préhension de façon à permettre la détermination, par calcul, de la position de l'axe de la portion de cylindre constituant la surface de préhension .
La caméra est par exemple une caméra capturant une image en deux dimensions. La caméra 8 peut aussi être du type permettant une acquisition d'image en trois dimensions.
Le dispositif de préhension comprend par ailleurs un système de génération 15 d'un faisceau laser plan.
La caméra 8 et le système 15 de génération du faisceau laser plan sont positionnés sur le dispositif 1 de préhension de façon à permettre la détermination, par calcul, de l'inclinaison de l'axe de la portion de cylindre constituant la surface de préhension.
Au moins la caméra 8, les deux pointeurs laser 11 et 12 et le système 15 de génération d'un faisceau laser plan constitue l'unité de positionnement du dispositif de préhension .
L'agencement de l'unité de positionnement sera décrit plus en détails par la suite.
Le dispositif de préhension comprend un télémètre laser 29. On peut aussi prévoir un capteur de présence 33.
La figure 2 représente une vue de dessus d'un objet 5 maintenu par les ventouses 4 contre les butées 6 du dispositif de préhension. Pour faciliter la lecture du dessin seuls quelques éléments du dispositif de préhension sont représentés. On a représenté la caméra 8, le système 15 de génération du faisceau laser plan 16, les pointeurs laser 11 et 12 ainsi que les butées 6 et les ventouses 4 qui sont représentées en pointillés.
L'unité de positionnement est en retrait des butées 6. La caméra 8 est notamment à une marge D18 déterminée de l'objet 5 maintenue contre les butées 6. L'axe A10 du champ de vision 9 de la caméra 8 passe par l'axe Al7 de la portion cylindrique de préhension et est perpendiculaire à celui-ci. L'objet 5 saisi présente ici une section transversale circulaire mais il pourrait comprendre uniquement une zone de préhension 7 en portion de cylindre centrée autour de l'axe A17, les autres parties de l'objet 5 pouvant être de forme quelconque.
L'objet à saisir est par exemple un fût cylindrique ayant une capacité comprise entre 100 litres et 250 litres. La hauteur d'un fût est par exemple comprise entre 700mm et 1100mm.
Le faisceau laser plan 16 en vue de dessus se présente sous la forme d'un trait et est donc parallèle à l'axe Al7 de la portion de cylindre. L'inclinaison du faisceau laser plan 16 est ici nulle mais elle pourrait aussi être de quelques degrés .
La marge déterminée restante D18 permet notamment de calculer l'avance nécessaire du dispositif de préhension pour saisir l'objet 5, lorsque l'objet 5 se trouve à une distance déterminée de la caméra 8. On peut notamment prévoir une phase d'étalonnage du dispositif de préhension.
La figure 3 représente une vue de dessus de la caméra 8, des pointeurs laser 11 et 12 et du système 15 de génération d'un faisceau plan 16 avant la préhension de l'objet 5.
On a représenté un premier plan P20 situé à une première distance déterminée D200 de la caméra 8. Cette première distance D200 correspond notamment à la distance d'approche du dispositif de préhension.
La caméra 8 comprend son champ de vision 9 centré autour de son axe central de visée A10. L'axe central A10 de la caméra est perpendiculaire au premier plan P20.
La caméra 8 pointe vers l'objet à saisir 5.
Les pointeurs laser 11 et 12 pointent vers l'objet 5 à saisir, les rayons laser 19 et 21 émis étant séquents avec le premier plan P20, dans le champ de vision 9 de la caméra 8, en deux points de repérage 13 et 14. Ces deux points 13 et 14 de repérage sont par exemple déterminés par un étalonnage du dispositif de préhension.
Le faisceau laser plan 16 se projette également sur le premier plan P20, dans le champ de vision 9 de la caméra 8. Les figures 4a, 4b et 4c représentent des captures d' image par la caméra 8.
En figure 4b, la projection du faisceau laser plan correspond à une position verticale de l'axe de la portion de cylindre. On considère dans cet exemple que les pieds du robot permettent son positionnement d'aplomb.
Quand l'objet est un fût, l'axe de la portion cylindrique correspond à l'axe du fût. Ici un fût 5 est représenté en pointillés .
En figure 4a la projection correspond à une inclinaison à gauche de l'axe de la portion cylindrique. La projection est alors inclinée à droite.
En figure 4c la projection correspond à une inclinaison à droite de l'axe de la portion cylindrique. La projection est alors inclinée à gauche.
L'utilisation de faisceaux laser ou de rayons laser permet de projeter sur l'objet à saisir, des lignes droites ou courbes ou des points lumineux se détachant nettement par leur intensité, sur la surface de l'objet. L'objet à saisir peut être réalisé de différentes couleurs et avantageusement les projections de rayons laser ou de faisceaux laser se détachent nettement pour une grande variété de couleurs de 1' objet .
La position d'un point peut être détectée par rapport à un point de repérage défini par exemple par étalonnage ou par rapport à un point d'origine du champ de vision de la caméra.
La position de chacun des points d'une ligne peut être détectée par rapport à un point de repérage défini par exemple par étalonnage ou par rapport à un point d' origine du champ de vision de la caméra.
L'inclinaison moyenne d'une ligne peut être détectée par rapport à l'horizontale ou à la verticale, l'horizontale ou la verticale étant définies par exemple par étalonnage.
L'alignement de points d'une ligne peut être testé et détecté. L'analyse de la variation de la pente d'une ligne permet de détecter des vaguelettes correspondant à une moulure. Les vaguelettes sont par exemple détectées par plusieurs inversions successives dans la variation de la pente .
Un traitement d' image sera par exemple réalisé par un programme mémorisé et exécuté par un composant de traitement, en fonction de données représentatives des images capturées par la ou les caméras.
Ainsi le faisceau laser plan peut être utilisé pour détecter l'inclinaison de la portion cylindrique.
Le faisceau laser plan peut aussi être utilisé pour détecter des moulures radiales sur la portion de cylindre. Le dispositif de préhension peut ainsi se positionner en hauteur pour éviter de disposer les ventouses en face des zones bosselées .
Bien-entendu la projection du faisceau laser plan peut être capturée en même temps que la projection des rayons laser projetés par les pointeurs. Les captures d'images ont été représentées séparément pour la clarté des explications.
La figure 5 montre une vue de côté des pointeurs laser. Les rayons laser 19 et 21 sont confondus en vue de côté, de même que les pointeurs laser 11 et 12 ainsi que les points de repérage 13 et 14. Les rayons laser sont disposés dans un deuxième plan P22. Ce deuxième plan P22 n'est pas parallèle à l'axe A10 de la caméra 8.
Comme représenté à la figure 6 les pointeurs laser 11 et 12 sont disposés selon un agencement symétrique et ont un même angle d'incidence A23 par rapport à la normale au premier plan P20, aux deux points de repérage 13 et 14. L'axe A10 de la caméra est ici perpendiculaire au premier plan P20.
Les figures 7a, 7b et 7c représentent des captures d'images des rayons laser projetés par les pointeurs laser 11 et 12. Les points de repérage 13 et 14 ont été représentés en même temps que les projections P13 et P14 des rayons laser sur la surface de préhension en portion de cylindre.
La figure 7b représente une image capturée lorsque la caméra est à la distance D200 de la portion cylindrique de l'objet 5 à saisir. Les projections P13 et respectivement P14 sont confondues avec les points de repérage 13 et respectivement 14.
La figure 7c représente une capture d' image où les projections P13 et P14 ne sont pas à égale distance du centre A10 du champ de vision 9 du fait d'un décalage latérale du fût 5. La projection P13 de droite correspond au point de repérage de droite mais la projection P14 de gauche est décalée vers la droite et vers le haut par rapport au point de repérage 14 de gauche. Ainsi le décalage latéral du fût peut être détecté et sa position latérale peut être calculée.
La figure 7a représente une capture d'image où les projections P13 et P14 se trouvent rapprochés l'un de l'autre par rapport à leur point de repérage respectifs 13 et 14, du fait d'une position plus éloignée du fût 5. Ainsi 1' éloignement du fût peut être calculé.
Bien-entendu les calculs sur la position latérale et 1' éloignement restent valable pour le calcul de la position de l'axe A17 de la portion de cylindre dans le cas où l'objet à saisir n'est pas un fût.
Avantageusement une caméra du type permettant une acquisition en trois dimensions permet d' obtenir plus rapidement les positions dans l'espace des projections des pointeurs laser et du faisceau laser plan.
On peut aussi prévoir l'utilisation de deux caméras 35 comme représenté à la figure 8. Le dispositif de préhension 34 est identique à celui représenté à la figure 1 à l'exception du fait qu'il comprend son système 15 de génération d'un faisceau laser plan disposé de façon central et qu' il comprend deux caméras 35 disposés de part et d' autre du système 15 de génération du faisceau laser plan.
On peut aussi utiliser plusieurs faisceaux laser plan. On peut aussi utiliser davantage de pointeurs laser.
La figure 9 montre un robot équipé d'un dispositif de préhension selon l'invention.
Le dispositif de préhension est fixé sur un bras mobile 2 du robot 3. Le robot 3 est par exemple un robot à six axes. Le dispositif de préhension peut ainsi être déplacé latéralement et en hauteur ainsi qu'en profondeur. Un déplacement en hauteur correspond par exemple à un déplacement du dispositif de préhension d'un niveau de fût à un niveau de fût supérieur. Un déplacement en profondeur correspond par exemple à un déplacement d'avance du robot et du dispositif de préhension lors du déploiement du convoyeur téléscopique . Un déplacement latéral correspond par exemple à un déplacement parallèlement à une rangée de fûts.
Le robot peut être avancé ou reculé grâce à un jeu de roues 38. Le robot peut ainsi se déplacer sur la plateforme et dans la caisse de transport. Les roues peuvent également être remplacées par des chenilles. Les chenilles permettent notamment de s'affranchir d'obstacles ou de trous localisés dans le plancher de la caisse.
Une caisse est généralement détachable du camion de transport. L'invention peut aussi s'appliquer à une caisse non détachable du camion.
Un capteur 37 de proximité est disposé à l'avant du robot pour détecter d'éventuels obstacles ou pour détecter qu'une distance d'approche a été atteinte.
Le robot comprend des pieds 36 stabilisés par un système de vérins de surélévation. Le robot gagne ainsi en précision pour la préhension des fûts 7.
Le fût 5 a un diamètre D26 et une hauteur D27 qui sont par exemple fournis au système de gestion du robot.
Un robot est par exemple intégré dans un dispositif de chargement ou de déchargement d'une cargaison de fûts tel que représenté à la figure 10.
Les caisses 28 de transport des fûts viennent chacune sur un quai de chargement ou de déchargement.
Le dispositif de préhension permettant un déchargement automatique des fûts. Grâce à sa précision, un seul robot peut être utilisé pour l'ensemble des quais de déchargement. Le robot est disposé à l'extrémité d'un convoyeur téléscopique, tous deux étant disposés sur une plateforme 39.
La plateforme 39 comprend des roues 41 pour être déplacée latéralement grâce à des rails 40, afin de venir en face de différents emplacements de fixation de caisses. La plateforme installée sur des rails permet ainsi au système de se déplacer de quai en quai.
La plateforme 39 comprend un convoyeur de sortie 42 venant rejoindre un convoyeur 43 fixe par rapport aux quais de déchargement qui s'étend sur toute la largeur des quais.
Les rails 40 permettent ainsi de positionner la plateforme 39 en face des différentes caisses 28 de transport. Le convoyeur télescopique installé sur la plateforme 39 permet d'aller chercher les fûts 5 à l'intérieur de chaque caisse 28.
Le robot sera stabilisé par ses pieds télescopiques avant une préhension, la précision du robot étant ainsi suffisante pour ne pas nuire à la précision du préhenseur.
La figure 11 montre plus précisément l'environnement du robot 3.
Les bords 30 de la caisse sont notamment représentés. Ces bords 30 sont par exemple détectés grâce au télémètre laser, pour ensuite positionner le dispositif de préhension.
Les lignes 25 séparant deux niveaux de fûts 5 sont également représentées. Ces lignes de séparations 25 sont par exemple détectées par un balayage latéral du faisceau laser plan sur la cargaison, le faisceau laser plan projeté étant détecté par la ou les caméras disposées sur le dispositif de préhension.
Un procédé de préhension va maintenant être décrit en relation avec les figures 12 et 13.
Comme illustré à la figure 12, un opérateur dispose d'une interface homme-machine 44 pour saisir des commandes ou des ordres ou lire des données d'exploitation. Le système de gestion 45 comprend un composant de traitement 48 et de contrôle en communication avec un composant de mémorisation 49 et des interfaces de communication. Le composant de traitement 48 réalise notamment des opérations de lecture et d'écriture en mémoire 49 ou d'exécution de programmes mémorisés. La mémoire 49 permet le stockage de données ou de programmes ou d'espaces mémoire de travail.
L'opérateur commande le positionnement de la plateforme en face d'une caisse se trouvant en face d'un quai de déchargement. Un programme 79 de mise en position de la plateforme est exécuté. Des données 47 représentatives de la position sont initialisées et mémorisées puis transmises par une interface 46 de commande de la position de la plateforme. Après le positionnement de la plateforme, l'opérateur entre des données 50 représentatives du diamètre D26 et de la hauteur D27 de chaque fût. Différents diamètres de fûts sont ainsi possibles pour leur chargement ou leur déchargement.
Après la mémorisation de ces données 50, le composant de traitement 48 exécute un programme mémorisé 51 pour le repérage des cloisons latérales de la caisse. Des données sont échangées simultanément sur une interface 52 d'activation du télémètre laser et de lecture des données représentatives des distances mesurées par le télémètre laser et sur l'interface 53 de commande de la position du bras de robot pour que le robot effectue un balayage latéral.
Après la mémorisation des données 54 représentatives des distances mesurées par le télémètre lors du balayage, ces données 54 sont traitées par le programme 51 de repérage des cloisons latérales pour localiser latéralement les cloisons. Ce traitement comprend par exemple une recherche de décalage en profondeur pour en extraire des données 55 représentatives des positions des bords de la caisse, ces données 55 étant mémorisées. Ces dernières données 55 comprennent par exemple une distance latérale à droite du robot et une distance latérale à gauche du robot.
Après la mémorisation des données 55 représentatives des positions des bords de la caisse, un programme 56 de détection des lignes de séparation entre deux niveaux de fûts est exécuté. Ce programme 56 transmet des données sur l'interface 53 de commande de la position du bras de robot pour que celui-ci effectue un balayage latéral et simultanément transmet des données d'activation sur l'interface 57 de commande du système de génération du faisceau laser plan, tandis que les données fournies par l'interface 58 de communication avec la caméra sont lues.
Les données 59 fournies par la caméra sont lues et mémorisées. Ces données 59 sont ensuite traitées par le programme 56 de détection des lignes de séparation pour en extraire des données mémorisées 60 représentatives des hauteurs entre les niveaux de fûts.
Un programme 61 de positionnement du dispositif de préhension est ensuite exécuté. Ce programme 61 transmet des données de commande d'avancement sur l'interface 62 du robot qui avance jusqu'à une distance d'approche déterminée. Le convoyeur télescopique se déploie avec l'avance du robot. L' interface 63 recevant les données fournies par le capteur de proximité 37 est lue pour stopper l'avance du robot lorsque la distance d'avance est atteinte. Les données lues et mémorisées 80 sont comparées avec des données mémorisées 64 représentatives d'une distance d'approche.
Le programme 61 de positionnement du dispositif de préhension commande ensuite l'arrêt de l'avance du robot via son interface 62 et commande la sortie des pieds par une interface de commande 65 de la position des pieds.
Le programme 61 de positionnement du dispositif de préhension commande ensuite la position du bras par son interface de commande 53 en position. Le robot à six axes permet notamment un positionnement latéral, en profondeur et en hauteur ainsi que de multiples rotations.
Le dispositif de préhension se trouve ainsi dans une position prévue, à une marge d'erreur près, pour être en face de la zone de préhension du fût à saisir et à ladite première distance du fût.
Un programme 66 de calcul des données représentatives de la position de l'axe de la portion de cylindre est ensuite exécuté. Ce programme 66 envoie des données d'activation des pointeurs laser via leur interface 67 tandis que les données 68 fournies par l'interface 58 de la caméra sont lues et mémorisées. Ces données 68 sont ensuite traitées pour en extraire et mémoriser les données 69 représentatives des coordonnées dans l'espace de la position de l'axe de la portion de cylindre. Ces données 69 correspondent par exemple à une abscisse et une ordonnée. Ces données 69 sont par exemple obtenues par un traitement d'image. Pour l'obtention de ces données 69, l'inclinaison du fût est par exemple négligée.
Un programme 70 de calcul des données représentatives de l'inclinaison de l'axe de la portion de cylindre est ensuite exécuté. Ce programme 70 envoie des données d'activation du W
système de génération du faisceau laser plan via son interface 57, tandis que les données 71 fournies par l'interface 58 de la caméra sont lues et mémorisées. Ces données 71 sont ensuite traitées pour en extraire des données mémorisées 72 représentatives d'un angle d'inclinaison du fût.
Les données 71 fournies par l'interface 58 de la caméra lues et mémorisées sont par ailleurs traitées, par un programme 81 de localisation des moulures, pour en extraire des données 73 mémorisées représentatives de la position en hauteur des moulures.
Un programme d'approche corrigée 74 est ensuite exécuté. Ce programme 74 envoie, sur l'interface 53 de commande de la position du bras, des données représentatives d'un positionnement relatif de façon à ce que les ventouses soient disposées en face d'une surface en portion de cylindre non bosselée, en fonction des données 73 mémorisées représentatives de la position en hauteur des moulures.
Le programme d'approche corrigée 74 envoie, sur l'interface 53 de commande de la position du bras, des données de commande d'une translation latérale corrective du dispositif 1 de préhension, en fonction des données 69 représentatives des coordonnées dans l'espace de la position de l'axe de la portion de cylindre.
Le programme d'approche corrigée 74 envoie, sur l'interface 53 de commande de la position du bras, des données de commande d'une inclinaison latérale corrective du dispositif 1 de préhension en fonction des données 72 représentatives de l'angle d'inclinaison du fût.
L'axe central de la caméra est par exemple alors sécant et perpendiculaire à l'axe de la portion de cylindre. Les butées sont par exemple alors en face et disposées parallèlement à la zone de préhension. C'est-à-dire que les butées définissent une surface d' appui correspondant aux surfaces d'appui sur la portion de cylindre, translatées vers l'arrière, selon l'axe de profondeur.
Le programme d'approche corrigée 74 envoie, sur l'interface 53 de commande du bras, des données de commande d'une translation en profondeur corrigée du dispositif 1 de préhension, en fonction des données 69 représentatives des coordonnées dans l'espace de la position de l'axe de la portion de cylindre, jusqu'à une position de préhension où les ventouses 4 sont en appui contre la surface de préhensio .
Un programme 75 d'activation des ventouses est ensuite exécuté. Ce programme 75 envoie des données d'activation des ventouses via leur interface 76 de commande.
L'interface 77 en liaison avec le capteur de présence disposé sur le dispositif de préhension est par exemple contrôlée avant l'activation des ventouses pour vérifier que les données fournies correspondent à la présence d'un fût.
Un programme 78 de commande de transport du fût sur le convoyeur télescopique est ensuite exécuté. Ce programme 78 transmet des données via l'interface 53 de positionnement du bras pour amener le fût sur une plateforme de réception.
Le fût est ensuite transporté de façon classique sur le convoyeur télescopique puis sur le convoyeur fixe par rapport aux quais.
Une nouvelle étape de positionnement du dispositif de préhension est par exemple exécutée pour la préhension et le transport du fût suivant à décharger. Le programme 61 de positionnement du dispositif de préhension est par exemple de nouveau exécuté.
Le procédé de déchargement comprenant le procédé de préhension est également illustré à la figure 13.
On peut également prévoir de fournir initialement au système de gestion une planification du déchargement, selon un ordre déterminé, ou le déchargement peut être entièrement pris en charge par le système de gestion.
On peut également prévoir de fournir initialement au système de gestion un agencement de la cargaison comprenant notamment le nombre de fût et leur rangement en ligne ou en quinconce ou le déchargement peut être entièrement pris en charge par le système de gestion.
Il doit être évident pour l'homme du métier que la présente invention permet d'autres variantes de réalisation. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés comme illustrant l'invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (1) de préhension destiné à être fixé sur un bras mobile (2) d'un robot (3) et comprenant :
- une pluralité de ventouses (4) de préhension d'un objet (5) ,
- des butées (6) d'appui contre l'objet (5) et
- une unité de positionnement par rapport à l'objet (5), l'unité de positionnement étant disposée en retrait des butées ( 6) ,
caractérisé en ce que l'unité de positionnement comprend :
- au moins une caméra (8) ayant son champ de vision (9) positionné autour d'un axe dirigé (A10) vers l'objet (5) à saisir,
- au moins deux pointeurs laser (11, 12) orientés de façon à pointer chacun en un premier et respectivement un deuxième points de repérage (13, 14) situés dans ledit champ de vision (9) et disposés dans un premier plan (P20) orthogonal à l'axe central (A10) de la caméra (8), le premier plan (P20) étant situé à une première distance (D200) déterminée de la caméra,
- au moins un système de génération (15) d'un faisceau laser plan (16) ayant une inclinaison déterminée par rapport à l'axe (A17) de la portion de cylindre lorsque l'objet (5) est maintenu contre les butées (6),
ledit dispositif étant apte à la préhension de l'objet (5) présentant une zone de préhension (7) sous la forme d'une surface constituant une portion de cylindre.
2. Dispositif (1) de préhension selon la revendication 1, caractérisé en ce que la caméra (8) et les deux pointeurs laser (11, 12) sont positionnés sur le dispositif (1) de préhension de façon à permettre la détermination, par calcul, de la position de l'axe (A17) de la portion de cylindre et en ce que la caméra (8) et le système (15) de génération du faisceau laser plan sont positionnés sur le dispositif (1) de préhension de façon à permettre la détermination, par calcul, de l'inclinaison de l'axe (A17) de la portion de cylindre.
3. Dispositif (1) de préhension selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite caméra (8) est du type permettant une acquisition d'image en trois dimensions.
4. Dispositif (1) de préhension selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite caméra (8) est agencée de façon à ce que son axe central (A10) soit sécant et perpendiculaire à l'axe (A17) de la portion de cylindre lorsque l'objet (5) est maintenu contre les butées ( 6) .
5. Dispositif (1) de préhension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les pointeurs laser (11, 12) sont disposés de part et d'autre de ladite caméra, les pointeurs générant deux rayons laser (19, 21) disposés dans un deuxième plan (P22) et ayant un même angle d'incidence (A23) en leur point de repérage respectif (13, 14) par rapport à la normale au premier plan (P20) , le deuxième plan (P22) n'étant pas parallèle à l'axe de la caméra ( 8 ) .
6. Dispositif (1) de préhension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le faisceau laser plan (16) est agencé parallèlement à l'axe (A17) de la portion de cylindre lorsque l'objet (5) est maintenu contre les butées (6) .
7. Dispositif (1) de préhension selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est apte au repérage d'au moins une moulure radiale (24) située sur la portion de cylindre.
8. Dispositif de chargement ou de déchargement d'une cargaison de fûts comprenant un robot (3) équipé d'un bras mobile (2) sur lequel est fixé un dispositif (1) de préhension selon l'une des revendications 1 à 6.
9. Dispositif de chargement ou de déchargement selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend un système de gestion (45) constitué d'un composant (48) de traitement et de contrôle en communication avec un composant de mémorisation (49) et des interfaces de communication dont au moins une interface de communication avec la caméra, d'une interface de commande des pointeurs, d'une interface de commande du système de génération du faisceau laser, le composant de mémorisation comprenant au moins : - un programme (66) de calcul et de mémorisation des données (69) représentatives de la position de l'axe de la portion de cylindre en fonction des données reçues par l'interface (58) de la caméra et représentatives de la projection des pointeurs activés,
- un programme (70) de calcul et de mémorisation des données (72) représentatives de l'inclinaison de l'axe de la portion de cylindre en fonction des données reçues par l'interface (58) de la caméra et représentatives de la projection du faisceau laser activé,
- un programme de commande d'une translation latérale corrective du dispositif (1) de préhension, en fonction des données (69) représentatives des coordonnées dans l'espace de la position de l'axe de la portion de cylindre,
- un programme de commande d'une inclinaison latérale corrective du dispositif (1) de préhension en fonction des données (72) représentatives de l'angle d'inclinaison du fût, un programme de commande d'une translation en profondeur corrigée du dispositif (1) de préhension, en fonction des données (69) représentatives des coordonnées dans l'espace de la position de l'axe de la portion de cylindre .
10. Procédé de préhension d'au moins un objet (5) à l'aide d'un dispositif (1) de préhension selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que :
- on commande un positionnement du dispositif (1) de préhension de façon à ce qu'il se trouve dans une position prévue, à une marge d'erreur près, pour être en face de la zone de préhension et à ladite première distance de celui-ci, - on calcule et on mémorise des données représentatives de la position de l'axe de la portion de cylindre constituant la surface de préhension, en fonction au moins des données représentatives des positions des projections des pointeurs laser fournies par ladite caméra,
- on calcule et on mémorise des données représentatives de l'inclinaison de l'axe de la portion de cylindre constituant la surface de préhension, en fonction au moins des données, fournies par ladite caméra, représentatives de la projection du faisceau laser plan sur la zone de préhension,
- on commande une translation latérale corrective du dispositif (1) de préhension, en fonction des données représentatives de la position de l'axe de la portion de cylindre et on commande une inclinaison latérale corrective du dispositif (1) de préhension en fonction des données représentatives de l'inclinaison de l'axe de la portion de cylindre, de façon à ce que les butées soient en face et disposées parallèlement à la zone de préhension,
- on commande une translation en profondeur corrigée du dispositif (1) de préhension, en fonction des données représentatives de la position de l'axe de la portion de cylindre, jusqu'à une position de préhension où les ventouses (4) sont en appui contre la surface de préhension.
11. Procédé de préhension selon la revendication 10, caractérisé en ce que :
- on commande l'activation des ventouses (4) pour le maintien dudit objet contre les butées (6) du dispositif de préhension,
- on commande le déplacement du bras (2) du robot (3) pour amener ledit objet (5) sur une plateforme de réception.
12. Procédé de préhension selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que l'objet présentant une moulure radiale sur la portion de cylindre, les données représentatives de l'image capturée par ladite caméra sont traitées pour positionner le dispositif de préhension à une hauteur déterminée par rapport à la position de la moulure, de façon à ce que les ventouses soient disposées en face d'une surface en portion de cylindre non bosselée.
13. Procédé de préhension selon l'une des revendications 10 à 12, mis en œuvre pour le déchargement d'une cargaison d'une pluralité d'objets (5) rangés selon plusieurs niveaux, caractérisé en ce qu'au préalable le bras (2) de robot (3) est commandé pour effectuer au moins un premier balayage horizontal pour détecter une ou des lignes de séparation (25) de deux niveaux consécutifs, à l'aide des données fournies par ladite caméra (8) et représentatives de la projection du faisceau laser plan (16) sur la cargaison.
14. Procédé de préhension selon la revendication 13, les objets (5) se présentant sous la forme de fûts de mêmes dimensions, caractérisé en ce qu'au préalable, on fournit des données représentatives du diamètre (D26) et de la hauteur (D27) de chaque fût.
15. Procédé de préhension selon l'une des revendications 13 ou 14, pour le déchargement de la cargaison se trouvant dans une caisse (28) à l'aide du dispositif (1) de préhension sur lequel un télémètre laser (29) est fixé, caractérisé en ce qu'au préalable le bras (2) de robot (3) est commandé pour effectuer au moins un balayage horizontal pour détecter les positions des cloisons latérales (30) de la caisse (28), à l'aide du télémètre laser (29).
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