Brevet FR2562677A1 — publié le 19851011

PROCEDE DE DETECTION DE LA PRESENCE D'OBSTACLES AU FONCTIONNEMENT DE MACHINES COMMANDEES A DISTANCE La présente invention concerne un procédé de détec- tion de la présence d'obstacles, par exemple de personnes au fonctionnement de machines commandées à distance, comme par exemple des véhicules industriels de manuten- tion ou des robots industriels équipés d'un émetteur et d'un récepteur d'ondes ultrasonores. L'invention peut être appliquée à un véhicule classique, par exemple à un véhicule de manutention de matériaux, qui peut être constitué de ce que l'on appelle un chariot automatique destiné à convoyer des marchandi- ses. Ce véhicule est équipé d'un système de commande électronique construit autour d'un microprocesseur et qui garantit la précision avec laquelle les marchandises sont manipulées, un rendement élevé, de bonnes économies d'énergie, ainsi que la souplesse. Le système de commande numérisé accepte des signaux venant d'antennes de comman- de, d'équipement radar, d'émetteurs ou de transducteurs d'impulsions, etc. Les signaux sont interprétés et évalués par le processeur et transmis sous la forme d'instructions au moteur de commande, au moteur d'entraî- nement, etc. du chariot automatique. Le chariot est équipé d'un pare-choc de protection qui protège les utilisateurs des blessures. On a actuellement jugé convenable d'utiliser des ultrasons en remplacement ou en supplément de cet équipement détecteur d'obstacles. Le principal problème en ce qui concerne ce dernier type d'équipement vient des pertur- bations dues aux fuites des conduites à air comprimé, de divers impacts, des chocs et des bruits et analogues. De telles perturbations se situent souvent dans la gamme des fréquences de l'équipement ultra-sonore et peuvent donc faire arrêter la machine inopinément. On comprendra facilement que différentes machines qui exercent une influence mutuelle l'une sur l'autre peuvent provoquer des arrêts et des perturbations imprévisibles. L'objet principal de l'invention consiste à proposer un procédé qui évite les inconvénients ci- dessus. Selon l'invention, cet objet est réalisé par un procédé du type mentionné dans l'introduction caractérisé par le fait que des impulsions ultra-sonores sont émises par l'émetteur en groupes d'une configuration prédéter- minée sous la forme de signaux continus; et par le fait que seul un signal d'entrée ayant une configuration d'impulsions correspondant à ladite configuration pré- déterminée pour des groupes d'impulsions correspondants est reçu par le récepteur et évalué par le processeur, pour commander les manoeuvres de la machine. Quand on applique ce procédé, on élimine tout risque de la machine de réagir à des groupes d'impulsions venant d'autres machines et à des échos venant de murs très éloignés, ou de perturbations d'autres types, par exemple d'impacts soniques brusques. Le risque de perturbations dans une large gamme de fréquences, que l'on appelle bruit blanc et qui est dû aux fuites d'air des conduites d'air sous pression par exemple, est également éliminé en traitant les signaux incidents réfléchis - les signaux d'écho - d'une façon particulière dans le processeur de la machine. On va maintenant décrire un mode de réalisation de l'invention plus en détail en se référant aux dessins annexes dans lesquels: les figures 1 et 2 sont respectivement une vue en plan et une vue de côté d'un véhicule industriel de manutention de matériaux auquel le procédé de l'invention peut être appliqué; les figures 3 et 4 sont des diagrammes illustrant deux groupes d'impulsions différents, chaque groupe étant destiné à identifier une machine correspondante; et la figure 5 est un schéma de principe illustrant un mode de réalisation exemplaire de l'appareil utilisé dans l'application du procédé selon l'invention. Seules les pièces principales du véhicule industriel de manutention de matériaux, comme un chariot élévateur à fourches 10, sont illustrées sur les figures 1 et 2. Le chariot 10 illustré comprend donc un ensemble 16 de fourchons de levage, comprenant deux fourchons de levage 12 et 14. L'ensemble 16 est relié de façon réglable à une unité de commande et de fonctionnement 18 qui comprend le système de commande numérisé (non représenté). Sur l'unité 18 sont installés deux émetteurs 20, 22 et un récepteur 24. Les émetteurs 20, 22 sont placés de façon que leurs secteurs de balayage 26, 28 se recouvrent partiellement. Les figures 1 et 2 représentent également cinq roues du chariot 30, 32, 34, 36, 38, dont l'une, la roue d'entraInement 36 est plus grande que les autres et disposée au centre. Dans le montage représenté sur les figures 3 et 4, chacun des groupes d'impulsions comprend trois impulsions pl, p2, p3 et pl', p2', p3', respectivement, mais on comprendra bien que le nombre des impulsions peut varier à volonté. La durée totale de chaque groupe d'impulsions transmis à partir du chariot 10 est désignée par t et la distance entre les impulsions des groupes correspondants est respectivement désignée par a et b. Par conséquent, un groupe particulier d'impulsions de configuration donnée est affecté à chaque chariot 10 et identifie le chariot ou véhicule en question, ce groupe d'impulsions étant émis en permanence. Le processeur (non représenté) du chariot 10 est programmé de manière connue de façon que la vitesse à laquelle le chariot se déplace diminue lorsque les distances à un obstacle situé sur le trajet du chariot diminuent. Le chariot 10 est programmé de façon à s'arrêter complètement lorsqu'il arrive à une distance donnée de l'obstacle et à redémarrer quand l'obstacle est éliminé. Si la réception ou le transfert interne des groupes d'impulsions sur le chariot doit cesser ou doit être mis hors service, un circuit de sécurité fait appliquer les freins au chariot. Le même événement se produit lorsqu'un obstacle se déplace en direction du chariot du véhicule à une vitesse supérieure à la vitesse de déplacement du chariot 10. Des échos provenant des murs distants, etc. peuvent être ignorés, puisque les impulsions réfléchies arrivent alors dans un groupe d'impulsions suivant. Comme on peut le voir sur la figure 5, le signal d'entrée est mélangé avec le signal de sortie sur chacune des deux voies 40, 42; de traitement des signaux. La phase du signal de sortie de la voie 42 est décalée d'environ 90 . Les signaux d'entrée et de sortie sont mélangés dans deux multiplexeurs 44, 46. Les deux signaux de phase dépendante sont filtrés par rapport à la longueur de l'impulsion émise dans des filtres passe-bas correspondants 48, 50 et appliqués à un additionneur 52, dans lequel ils sont redressés et combinés. A cet égard: f est le signal d'entrée = Uin = A sin wt d et e sont des signaux de référence de même fré- quence que l'impulsion transmise positionnée en phase respectivement à wct et wct + 90 ; et g est le signal résultant Ures. Lorsque c = a, ce dernier signal est seulement proportionnel à A et indépendant de w d'après l'analyse suivante, dans laquelle on a attribué au signal de référence la valeur B sin..(wt + P), o g est la diffé- rence de phase entre le signal de référence et le signal incident, de sorte que la valeur de g devient fonction de la distance de la source des échos. Le signal de sortie du multiplexeur 44 (voie 40) devient 1/2AB[cos(wct wt + e) + cos(2wt + e)] c Lorsque WC = w, on obtient la relation 1/2AB[cos e + cos(2wt + e)] et après avoir été traité par le filtre passe- bas 48 en fonction de la longueur de l'impulsion émise, elle devient 1/2AB cos f. Lorsque le signal sur la voie 42, qui comprend le multiplexeur 46 et le filtre passe-bas 50, est décalé en phase de 90 par rapport au signal de la voie 40, on obtient 1/2AB sin.V. Ces deux signaux sont élevés au carré et ajoutés puis on prend la racine carrée du résultat ce qui donne 1/2AB'sin2 e + cos2 P, c'est-à-dire 1/2 de AB, puisque le terme dont on doit prendre la racine carrée est par définition égal à un. Le résultat final est donc, par conséquent, que l'amplitude du signal incident peut être comparée à une valeur donnée de seuil et que si cette valeur est dépassée, des informations sont envoyées aux processeurs indiquant que l'on a reçu un signal de même fréquence et au moins de même longueur d'impulsions que les signaux du groupe des impulsions de sortie. En pratique, il est possible d'obtenir un résultat satisfaisant avec un système plus simple et de construc- tion moins coûteuse. Lorsque les signaux venant des filtres passe-bas sont uniquement des demi-ondes redres- sées et ajoutées, on obtient: g = 1/2AB( | cos l + | sine J)n KA, dans lequel la somme des termes contenus dans la parenthèse ne varie qu'entre 1 et 1,4 quelle que soit la valeur de 4. Le coefficient d'amplification est rendu fonction du temps, c'est-à-dire qu'il augmente avec le temps depuis l'instant d'émission d'une impulsion, si bien qu'un signal plus faible, un écho venant d'une grande distance, est amplifié davantage qu'un écho venant d'une plus courte distance. Le coefficient d'amplification est également rendu logarithmique, afin de pouvoir gérer la dynamique du signal, c'est-à-dire qu'un signal plus puissant est amplifié avec un gain proportionnellement moindre qu'un signal plus faible. REVENDICATIONS 1. Procédé de détection d'obstacles, comme par exemple des personnes, au fonctionnement de machines (10) commandées à distance, comme un véhicule industriel de manutention de matériaux, ou un robot industriel, équipé d'un système de commande numérisée et d'émetteurs (10, 22) et de récepteurs (24) d'ondes ultra-sonores, caractérisé par le fait que les impulsions ultra-sonores (pl, p2, p3 ou pl', p2', p3') sont émises en permanence en groupes par lesdits émetteurs (20, 22) selon des configurations prédéterminées sous forme de signaux de sortie de groupes d'impulsions; et par le fait que seul un signal d'entrée ayant une configuration d'impulsions correspondant à ladite configuration prédéterminée pour les groupes d'impulsions correspondants est reçu par le récepteur (24) et évalué par le processeur de données pour commander les manoeuvres de la machine (10). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que pour effectuer l'évaluation dudit signal le signal d'entrée est mélangé avec des signaux de référence de même fréquence come dans le signal de sortie sur chacune des deux voies de signaux (40, 42), par lequel le signal de référence dans l'une des voies (42) est d'abord décalé en phase d'environ 90 par rapport au signal de reférence dans l'autre voie (40). 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les signaux mélangés sont filtrés sur des voies correspondantes et puis ajoutés, de façon que le signal résultant soit proportionnel à l'amplitude du signal d'entrée. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'après avoir été filtrés les signaux mélangés sont élevés au carré et ajoutés, et qu'ensuite on prend la racine carrée du signal résultant. 5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que les signaux mélangés, après avoir été filtrés sont des demi-ondes redressées et ajoutées. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le signal d'entrée reçu est amplifié proportionnellement à la distance entre un récepteur (24) et une source d'échos. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisé par le fait que le signal reçu est amplifié avec un gain inversement proportionnel à son amplitude.