Brevet FR2024637A1 — publié le 19700828

La présente invention concerne un appareil pour la détection des erreurs faites lors d'une mise en position et, particulièrement mais non exclusivement, la détection des erreurs qui peuvent se produire dans la mise en position des élévateurs roulants utilisés pour le stockage en hauteur dans les magasins i marchandlses Les étagères de stockage utilisées dans ces magasins sont en général constituées par un bâti comprenant une pluralité d'éléments horizontaux et d'éléments verticaux qui forment un quadrillage i deux dimensions de casiers de sto cokage, alignés horizontalement et verticalement les uns sur les autres, ouverts sur leur extrémité avant et dans lesquels des charges, ou des palettes de manutention porteuses de charges, peuvent entre placées et desquels elles peuvent autre retirées au moyen d'un élévateur roulant qui transporte ces charges ou ces palettes. Un tel élévateur roulant est essentiellement constitué par un mat vertical se déplaçant en roulant sur un rail horizontal devant les casiers de magasinage. Les fourches de cet élévateur, qui sont montées sur une plate-forme que l'on peut faire se déplacer verticalement et dans les deux sens le long de oe mat, peuvent se déplacer latéralement pour pénétrer dans les casiers de magasinage.Lorsqu'un magasin est qui pé d'une installation automatique de manutention des charges, il est prévu des dispositifs qui mettent automatiquement en po- sition le mtt de l'élévateur en direction horizontale et la plate-forme en position verticale de façon que leq fourches de 11 appareil puissent pénétrer dans le casier désiré. A titre exemple, le système de mise en position horizontale de l'élé- vateur peut btre du type de celui décrit dans le brevet de Grande-Bretagne n I.I62037I et le système de mise en position verticale peut être du type de celui décrit dans le brevet de Grande-Bretagne n IoI42000Io Chacun de ces systèmes est capable de fonctionner avec une grande précision, mais les défauts de précision dans la construction des bâtis de magasinage posent des problèmes particuliers dans les installations de magasinage automatique0 Par exemple, considérons le système de mise en po- sition décrit dans le brevet de Grande-Bretagne n 1.162.371. Ce système comporte un conducteur porteur de dérivations "vraies" et "fausses". Ce conducteur, placé horizontalement sur le sol devant le bAti de magasinage, assure la mise en position de l'élévateur dans le sens horizontal, ses dérivations "vraies", qui déterminent les points d'arrêt de 11 élévateur, étant placées de façon que chacune d'elles soit alignée sur le centre de l'un des casiers de magasinage de la rangée du bas. Si les casiers de magasinage d'une même colonne étaient alignés verticalement avec précision les uns sur les autres, chaque dérivation "vraie" serait à l'aplomb du centre de tous les casiers d'une même colonne.Nais, c'est rarement le cas en pratique, en raison d'imprécisions dans la construction des bêtas de magasinage. Enconséquence, et bien que l'élévateur roulant puisse astre arrêté correctement à l'aplomb d'une dérivation, il ne s'ensuit pas nécessairement qu'il sera aligné sur le casier de magasinage désiré. Des considérations similaires s'appliquent à la mise en position verticale de la plate-forme de l'élévateur.Dams ce cas, le conducteur est tendu le long du mat de l'élévateur et les points d'arrêt de la plate-forme sont déterminés par des points de prise de courant prévus sur ce conducteur, ainsi qu'il est décrit dans le brevet de Grande Bretagne n IoI42000Io ais, du fait des imprécisions de cons- truction du bati de magasinage, tous les casiers d'une mme rangée horizontale ne sont pas nécessairement alignés avec la prise de courant correspondante du conducteur vertical.On voit donc que, si les dispositifs de mise en position décrits cidessus constituaient les seuls moyens dè mise en position de l'élévateur roulant, il serait possible que cet élévateur soit mis correctement en position par rapport aux points d'arrêt choisis sur le conducteur horizontal et sur le conducteur vertical sans que sa plate-forme soit pour autant correctement placée face au casier de magasinage désiré. De plus, le défaut d'alignement de l'élévateur dans le sens horizontal peut entre tel que ses fourches viennent frapper dans leur mouvement latté ral l'un des éléments verticaux du bêti de magasinage au lieu de passer entre deux de ces éléments.Si le défaut d'alignement en direction verticale est trop important, les inconvénients suivants se présentent0 Si ce défaut d'alignement est un excès de hauteur, lorsque l'élévateur effectue son mouvement de descente pour déposer la charge dans un casier* ses fourches ne s'abaisseront alors pas suffisamment pour que ladite charge se trouve déposée sur des éléments horizontaux du bêti de magasinage, et cette charge demeurera sur les fourches de l'appareil, et, à la reprise d'une charge, ces fourches seront trop hautes et viendront frapper la charge au lieu de passer sous elle.Si ce défaut d'alignement est un manque de hauteur, à la mise en casier d'une charge, celle-ci vienira alors frapper l'un des éléments horizontaux du bêti de magasinage au lieu de passer au-dessus de cet élément, et, à la reprise d'une charge, les fourches de 1' appareil ne se soulèveront pas suffisamment pour emmener cette charge avec elles0 Par suite, l'un des objets de la présente invention est la réalisation d'unsppareil de détection des erreurs de mise en position, particulièrement, mais non exclusivement, approprié à l'application décrite ci-dessus, et qui permet d'éliminer pratiquement une ou plusieurs des difficultés qui viennent autre mentionnées0 Selon la présente invention, l'appareil qui en fait l'objet et qui détecte les erreurs de mise en position par rapport à une surface de référence d'un élément auquel ledit appareil est associé, comporte : une source de lumière de grande étendue placée de façon à illuminer par dispersion une surface de référence qui lui fait face; deux, au moins, dispositifs sensoriels photo-électriques agencés de façon à percevoir respectivement la lumi-re réfléchie par l'une et l'autre de deux portions différentes de ladite surface de référence distantes l'une de l'autre suivant une oertaine direction et à émettre en fonction de leur position par rapport à ladite surface de référence des signaux électriques représentatifs de la quantité de lumière0 qu'ils reçoivent; et des dispositifs four nissant un signal d'erreur de position en fonction des variations desdits signaux électriques, La description qui va suivre, et les dessins annexés donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs, feront mieux comprendre comment la présente invention peut autre réalisée, Sur les dessins annexés - la figure I représente un mode de réalisation d'un appareil détecteur d'erreurs de position conforme à l'invention; - la figure 2 représente schématiquement une partie de l'appareil de la figure I et un circuit associé fournissant un signal d'erreur en position; - la figure 3 représente un autre mode de réalisation d'un appareil détecteur d'erreurs de position conforme à l'invention; et - la figure 4 représente- schématiquement une partie de l'appareil de la figure 3 et un circuit associé fournissant un signal d'erreur en position. L'appareil représenté sur la figure I et destiné à la détection d'erreurs de mise en position d'un élévateur roulant, comprend un bottier I m rcé d'ouvertures longitudinales placées à proximité du bord supérieur et du bord infé- rieur de sa face avant. Des réflecteurs polis, 2 et 3, sont placés dans ces ouvertures et des lampe 4 et 5 sont placées sur l'avant de ces réflecteurs, lesquels peuvent autre incurvés au lieu d'être comme représenté, en forme de dièdre.Il est préfé- rable que les lampes 4 et 5 soient des lampes à fluorescence en raison de la faible consommation d'électricité, du faible dégagement de chaleur et de la possibilité de modulation à une fréquence appropriée (de l'ordre de 2 kHz) de la lumière qu'elles émettent, des lampes de ce type. Quatre cellules photo-électriques, 6, 7, 8 et 9 sont aussi placées sur la face avant du boi- tier I. Ainsi qu'on le voit sur la figure I, ces cellules photoélectriques sont placées aux quatre angles d'un carré dont les diagonales sont respectivement horizontale et verticale. Toutefois, ledit carré peut entre remplacé par un losange dont les diagonales sont aussi respectivement horizontale et verticale.Le bottier I est fixé sur la plate-forme de l'élévateur roulant, par exemple sous ou sur le côté de sa fourche. Une tache, dont la réflectance est différente de celle de la surface qui l'en- toure et désignée par la référence IO sur la figure 2, est prévue sur le bAti de magasinage à chacun des casiers. Chaeune de ces taches peut être un carré blanc constitué par un morceau de carton blanc, une étiquette de forme appropriée, une application de peinture, etc, mais dans le mode de réalisation décrit, il sera supposé que chacune de ces taches est constituée par un carré de carton blanc.Ces taches sont placées de façon que, lorsque l'élévateur roulant est en position correcte face à un casier de magasinage, les cellules photo-électriques 6, 7, 8 et 9 perçoivent la lumière réfléchie par quatre portions distinctes des bords de la tache correspondante. Les pointillés II et I2 indiquent respectivement les dimensions maximales et les dimensions minimales préférées pour chacune de ces taches. Ainsi qu'on le comprendra par la suite, des taches de dimensions plus grandes ou plus petites donnent naissance à des zones d'indif référence du système de mise en position. On remarquera que, au fait de l'étendue des sources de lumière conatituées par les lampes 4 et 5, lesdites taches sont illuminées par une lumière diffusée et que la lumière qu1elles réfléchissent est de meme diffusée. I1 s'ensuit que la directivité de chacune des cellules photo-électriques de l'appareil doit entre telle que ces cellules soient pratiquement insensibles à toute lumière qu'elles reçoivent suivant une direction autre que la direc- tion normale de réflexion, de façon qu'elles agissent en fonction de la seule lumière quelles reçoivent respectivement de surfaces distinctes, Une telle directivité constitue un avan- tage important en ce qu'elle rend la détection des erreurs en position pratiquement indépendante des variations de la distance qui sépare le bottier I des étagères de stockage. La figure 2 représente des circuits associés aux cellules photo-électriques 6 et 7. Seule la lampe 4 est représentée sur la figure 2. En pratique, une seule lampe est nécessaire, mais il convient d'en prévoir deux pour parer à toutes défaillances de l'une d'elles. S'il n'est prévu qu'une lampe, celle-ci peut autre placée au centre du carré formé par les quatre cellules photo-électriques0 L'énergie d'alimentation de la lampe 4 est modulée par le signal émis par un oscillateur I3, lequel peut, par exemple, opérer sur 2 kHzo Le dispositif modulateur est représenté schématiquement sous la forme d'un transformateur de modulation I4, mais de nombreuses autres formes de couplages modulateurs peuvent autre utilisées, L'autre borne de la lampe 4 est branchée sur une source de courant continu de polarisation0 La lumière modulée fournie par la lampe 4 illumine la tache IO lorsque la plate-forme de l'éléva- teur roulant est proche de sa position correcte, et les cellules photo-électriques 6 et 7 reçoivent alors la lumière en provenance de portions distinctes de la tache IO ou de la surface environnante.Les signaux'modulés émis par les cellules photoélectriques 6 et 7 sônt couplés par capacité avec les entrées d'un amplificateur différentiel 15, un potentiomètre I6 étant prévu pour permettre d'équilibrer les signaux émis dans les mimes conditions d'excitation lumineuse par les cellules 6 et 7e Les signaux-de sortie de l'amplificateur différentiel I5 sont appliqués sur un détecteur de déphasage 17 qui reçoit'aus- si un signal de référence de phase en provenance de l'oseilla- teur I3e Le détecteur de déphasage I7 est muni de deux bornes de sortie U et D. Le fonctionnement du circuit de la figure 2 est le suivants Si les deux cellules photo-électriques 6 et 7 perçoivent la lumière émise par des surfaces d'égale lumino Bitté, comme indiqué sur la tache Il de la figure I, les signaux émis par ces cellules sont d'égale intensité, l'amplificateur différentiel I5 n'émet aucun signal et aucun signal n'apparaît non plus sur lés bornes de sortie du détecteur de déphasage 170 Mais si les cellules photo-électriques 6 et 7 reçoivent respectivement des lumières en provenance de surfaces de luminosités différentes, l'une d'elles émet un signal de sortie plus intense que celui de l'autre. L'amplifica- teur différentiel I5 émet alors sur 2 kHz un signal dont l:am- plitude est proportionnelle à la différence des intensités des signaux émis par les cellules photo-électriques 6 et 7 et dont la phase diffère selon que c'est l'une ou l'autre de ces deux cellules qui émet le signal le plus intense. Le détecteur de déphasage I7 détermine si le signal de sortie de l'amplifica- teur I5 est ou non en phase avec le signal de référence en pro- venance de l'oscillateur I3, et fournit un signal de sortie soit sur sa borne U, soit sir sa borne D, suivant le sens du déphasage qu'il a constaté.L'amplitude du signal émis par ce dé tecteur est proportionnelle à la différence dtintensité des i- gnaux émis par les cellules photo-électriques 6 et 7, et ce signal est utilisé de toute façon appropriée pour provoquer ltélé- vation (signal sur la borne U) ou l'abaissement (signal sur la borne D) de la plate-forme de l'élévateur roulant jusqu'à ce que les signaux émis par les deux cellules photo-électriques aient la mFme intensité.Ainsi qu'il a. été déjà indiqué, une modification des dimensions de la tache lumineuse introduit uns zone d'indifférence dans le fonotionnement du système de mise en position0 Toutefois, l'introduction et le réglage d'une telle zone d'indifférence s'effectue, de préférence, à l'aide d'un bouton de réglage du gain prévu à cet effet sur 1' amplificateur différentiel I5. Le système de mise en position représenté sur la figure 2 peut tre utilisé comme système de réglage fin associé à un système de réglage grossier. Dans ce cas, il est nécessaire de prévoir un dispositif qui perçoit que le signal de réglage grossier est sur le point de s'annuler et qui coupe ce signal de réglage grossier et dirige le signal de réglage fin sur l'amplificateur asservi qui coeunande les mouvements de l'élévateur. Les dispositifs de ce type, couramment utilisés dans les dispositifs de réglage comportent un réglage grossier et un réglage fin, sont bien connus et ne sont pas décrits.Si les signaux de réglage grossier sont modulés en phase en fonction du sens de l'erreur enposition, la commutation précitée peut s'effectuer avant le détecteur de déphasage qui est alors utilisé pour fournir les signaux de réglage grossier et ceux de réglage fin0 En variante, cette cQmmutation peut s'effectuer après détection du déphasage. Les circuits associés avec les lampes 8 et 9 sont identiques à celui représenté sur la figure 2, et il n'est donc pas nécessaire de les décrire. Il est évident que la lampe 4, l'oscillateur 13 et le modulateur I4 sont connus au circuit associé aux lampes 6 et 7 et à celui associé aux lampes 8 et 9 L'emploi d'une source de lumière modulée constitue une caractéristique importante de l'invention.En l'absence de cette modulation, l'éclairage amhiant pourrait pro voquer des variations d'amplitude des signaux d'erreur et, inconvénient plus grave encore, exciter différemment chacune des cellules photo-électriques du système. I1 est évident que cette modulation doit s'effectuer à une fréquence autre que celle du courant d'alimentation générale. Dans certains types d'élévateurs roulants, il est prévu qye la plate-forme élévatrice puisse s'arrêter sur deux hauteurs différentes face à chacun des casiers de magasinage. C'est-à-dire que, à la reprise d'une charge, cette plate-forme s'arrête d'abord à une première hauteur pour laquelle elle se trouve sous cette charge, ou sous la palette sur--laquelle elle est déposée, puis la fourche de l'élévateur pénètre dans le casier et la plate-forme s'élève ensuite à une deuxième hauteur pour permettre à la fourche de soulever la charge. De mime, au dépit d'une charge dans un ca-sier, la plate-forme de l'éléva- teur s'arrtte dtabord sur une première hauteur, puis la fourche est introduite dans le casier et la plate-forme est ensuite rabaissée sur une position inférieure.Lorsque l'invention est appliquée sur un élévateur roulant de ce type, il peut entre nécessaire de prévoir au-dessous du premier un deuxième jeu 61, 7', de cellules photo-électriques. Tans ce-cas, il n'est toutefois pas nécessaire de prévoir en double ni les lampes et leurs circuits associés, ni l'amplificateur différentiel et les détecteurs de: déphasage0 A cet effet, il peut être prévu un dispositif de eomsutation-qui connecte sélectivement l'amplificateur I5 soit avec les cellules 6 et 7, soit avec les celles 6' et 7'.Le programme imposé à l'élévateur roulant fournit en général à celui-ci un signal qui lui-indique si la plate-forme doit s'arrêter sur sa position haute ou sur sa position basse, et ce signal peut être utilisé pour effectuer cette commutation. Â cet effet, les signaux indiquent que la plate-forme-doit s'arrê- ter sur sa position haute sont utilisés pour-brancher les cellules photo-électriques 6, 7, 8 et 9 sur leurs amplificateurs I5 et les signaux indiquant que la plate-forme doit s'arrêter sur sa position basse- sont utilisés pour brancher-- les cellules photoélectriques 6', 7', 8 et 9 sur leurs amplificateur-s I5. Les figures 3 et 4 représentent un autre mode de réalisation d'un appareil conforme à l'invention, qui ne comporte que deux cellules photo-électriques et qui ne dé texte que les erreurs de mise en position dans le sens horizon- tal. Un réflecteur poli t9 et une lampe 20, semblables à ceux précédemments décrits, sont logés dans une ouverture de la face avant de l'appareil On notera qué, par raison de fiabilité, il peut être prévu plusieurs lampes 20. La face avant du bottier I8 de l'appareil porte aussi deux cellules photo-électriques placées respectivement derrière une lentille 26 et une lentille 27 et derrière un écran cylindrique 23 et un écran cylindrique 24. O Camme précédemment, le boftier 18 est fixé sur la plate-forme de l'élévateur roulant Sur la figure 4, la référence 25 représente la section droite dun élément du bâti de stockage situé entre deux casiers.La surface de cet élément tournée vers les cellules photo-électriques, désignées respectivement par les références 2I et 22, réfléchit la lumière émise par la lampe 20, laquelle illumine tout la région comprise entre l'appareil et l'élément 25, de sorte que si l'élévateur roulant est placé correctement face au casier désiré, les cellules photo-électriques 2I et 22 reçoivent respectivement la lumière en provenance de deux portions de surface distinctes situées respectivement sur l'un et l'autre des bords verticaux de l'élément 25 du bâti. Les écrans cylindriques 23 et 24 empêchent respectivement la lumière diffuse d'atteindre les cellules photo-électriques 2I et 22, et les lentilles 26 et 27 assurent la directivité nécessaire de chacune de ces cellules. En variante, au lieu d'utiliser la sur- face de l'élément 25 du bSti de magasinage comme réflecteur, ce réflecteur peut être constitué par un carton blanc, une application de peinture, une étiquette appropriée, etc. La figure 4 représente les circuits associés aux cellules photo-électriques 21 et 22. L'alimentation en courant continu de la lampe 20 par les bornes 32 et 33 est modulée par le signal émis par un oscillateur 35, lequel peut fonctionner, par exemple, sur 2 kHz,et ce signal est amplifié par un amplificateur 34. Le dispositif modulateur est représenté schématiquement sous la forme d'un transformateur de modulation 31, mais tout autre dispositif de modulation approprié peut tre utilisé. La lumière modulée émise par la lampe 20 se réfléchit sur l'élément 25 du bâti de magasinage et est reçue par les cellules photo-électriques 21 et 22.Les signaux modulés émis par ces cellules 21 et 22 sont renvois respectivement dans un amplificateur 28 et dans un amplificateur 29 dont le S signaux de sortie sont appliqués sur un détecteur de déphasage 30, lequel reçoit simultanément un signal de référence de phase en provenance de l'oscillateur 35. Le détecteur de déphasage 70 comporte trois bornes de sortie 36, 37 et 38. Le fonctionnement du circuit de la figure 4 est similaire à celui du circuit de la figure 2. Si la lumitre en provenance de la tache réfléchissante frappe également les deux cellules photo-électriques, un signal de sortie apparait sur la borne 37 du détecteur è déphasage, mais si les excitations lumineuses de ces cellules sont différentes, un signal apparaît sur l'une ou l'autre des bornes 38 et 36 de ce détecteur, signal qui est utilisé pour déplacer l'élévateur vers la droite ou vers la gauche, suivant le eas, jusqu'à ce qu'il se trouve sur sa position correcte.Dans l'appareil de la figure 4, les cellules photo-électriques ne sont aussi sensibles qu'à la lumière qu'elles reçoivent suivant des faisceaux à rayons pratiquement parallèles et, pourvu que l'illumination dé 11 élément 25 (ou de la carte, de l'application de peinture, etc) ne diminue pas trop rapidement lorsque la distance qui sépare l'appareil du bêti de magasinage augmente, le système est pratiquement insensible aux variations de cette iistane. On remarquera en outre que, si dans l'appareil utilisé c'étai ent les rayons lumineux, et non les cellules photo-électriques, qui soient directifs, il serait nécessaire de régler avec grande précision la position de la surface réfléchissante, quelle qu'en soit la nature. Ceci n'est pas nécessaire lorsque I'ap- pareil utilisé est conforme à la présente invention0 Bien que l'appareil représenté sur les figures 3 et 4 ait été décrit dans son application au réglage de la position en direction horizontale d'un élévateur roulant, il est évident que cet appareil pourrait aussi bien Autre utilisé pour le réglage de la position dans le sens vertical de la plate-forme de cet élévateur en faisant simplement pivoter de 90 le dispositif sensoriel constitué par l'appareil de la figure 3. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits, mais s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. R E V E N D I C A T I O N S I ) - Appareil de détection des erreurs de mise en position par rapport à une surface de référence d'un organe auquel l'appareil est associé, caractérisé en ce qu'il comprend une source de lumière dont l'étendue est relia tivement importante et agencée de façon à illuminer par diffusion une surface de référence placée face à elle, au moins deux dispositifs sensoriels à effet photo-électrique placés de façon à recevoir la lumière en provenance de deux portions distinctes et distantes l'une de 11 autre suivant une certaine direction de ladite surface de référence et qui émettent respectivement des signaux électriques représentatifs de linten- sité lumineuse qu'ils reçoivent, et des dispositifs élaborant un signal d'erreur de position en fonction des différences existant entre ces signaux électriques. 20) - Appareil selon la revendication I, caractérisé en ce qutil comporte un dispositif qui module à une fréquence élevée par rapport à celle du courant d'alimenstation générale la lumière émise par ladite source, les dispositifs élaborant ledit signal d'erreur en position CQmpor- tant un détecteur qui selectionne et effectue la différence des composants desdits signaux électriques correspondant à ladite modulation. 30) - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qui, les dispositifs élaborant ledit signal d'erreur en position comportent en outre un dispositif qui élabore, comme signal d'erreur, un signal dont la valeur est fonction de l'amplitude de ladite différence de composantes et dont la polarité dépend du sens du déphasage de cette dif référence. 40) - Appareil selon l'une des revendications 1, 2 et 3 caractérisé en ce que ladite source de lumière est constituée par un ou plusieurs tubes fluorescents0 50) - Appareil selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qutil comporte deux autres dispositifs sensoriels' à effet photo-électrique placés de fagon à recevoir chacun la lumière en provenance de deux portions distinctes de la surface de référence distantes l'une de l'autre suivant une direction perpendiculaire à la direction d'éoartement des portions précités de cette surface et d'autres dispositifs élaborant un signal erreur de position en fonction de la différentes d'amplitude des signaux émis par ces deux autres dispositifs sensorials à effet photo-électrique; 6 ) - Appareil selon l'une des revendications I à 3, caractérisé en ce qu'il comporte des dispositifs mettant en position l'organe sur lequel l'appareil est fixé en fonction du, uo de chacun, des signaux d'erreur élaborés. 7 ) - Appareil selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce qu'il incorporé dans un appareillage te magasinage automatique comportant un ou plu- sieurs casiers ou exagères de magasinage et un appareillage de manutention mécanique effectuant le depôt et de la reprise de marchandisses sur ou dans lesdites étagères ou lesdits casiers, cet appareil de détection des erreurs de position étant fixé sur un organe dudit appareillage de manutention mécanique et une surface réfléchissante constituant la dite surface de référence étant prévue au voisinage de chacun des points de magasinage e; ; coopérant avec ledit appareil de détection des er- reurs en position.