Brevet FR2582629A1 — publié le 19861205

La présente invention concerne le chargement de lots de colis dans une zone de formation de lots en vue, notamment mais non exclusivement, du remplissage d'un volume prédéterminé de grandes dimensions tel que le volume intérieur d'un container (par exemple un container maritime) ou un camion ... On connait déjà, de par le brevet FR-2.396.709 déposé le 8 Juillet 1977 sous le numéro 77.21226, un appareil de palettisation adapté à manipuler des colis selon quatre degrés de liberté entre un emplacement de départ, tel qu'un transporteur d'alimentation ou une palette par exemple, et un emplacement d'arrivée, tel qu'une palette (de dimensions différentes de celles de la palette de départ, le cas échéant), un transporteur ou autre. En pratique, cet appareil de palettisation est de préférence doté d'un ensemble d'automatisation adapté à lui imposer des cycles de fonctionnement appropriés prédéterminés. Ces cycles de fonctionnement dépendent de l'agencement des colis dans le -lot à constituer, or la détermination d'un tel agencement résulte d'un processus long et complexe qui doit intégrer de nombreux paramètres concernant aussi bien les dimensions maximales du lot à constituer que les dimensions, voire le poids des divers colis. Dans certains cas il peut même intervenir un paramètre d'orientation lorsque, par exemple; les colis portent des étiquettes dont on souhaite qu'elles soient visibles même lorsque les colis sont empilés. Dans des cas simples, on peut prévoir l'emploi de plans-types d'agencement, mais cela n'est guère possible que si tous les paquets sont identiques, et si les formes et les dimensions maximales du lot à constituer sont toujours les mêmes ou presque. L'usage de tels plans-types s' avère en pratique interdit dès que l'on admet plusieurs "formats" de lots à constituer et plusieurs types de colis à empiler simultanément dans un même lot. La présente invention a pour objet de pallier cet inconvénient et de permettre la constitution d'un lot de colis à l'aide d'un appareil automatique de manutention (palettisation./dépalettisation) dans une large gamme de conditions, en admettant une grande capacité d'adaptation quant aux dimensions et formes du lot à constituer et aux dimensions et autres caractéristiques des colis à empiler, même si ces derniers sont de plusieurs types. L'invention propose ainsi un procédé de chargement de lots de colis dans une zone de constitution de lot définie par deux ou trois dimensions, mettant en oeuvre un calculateur et un robot, caractérisé en ce que : - on recense les colis à empiler et on relève leurs dimensions; - on fournit au calculateur des informations sur les dimensions des colis d'un lot à constituer et sur les dimensions de la zone de constitution de lot; - on fait déterminer par le calculateur conformément à un algorithme prédéterminé, en au moins une étape, une proposition d'agencement des colis dans ladite zone, en faisant visualiser, à la fin de chaque étape, l'état d'avancement de la proposition d'agencement, en sorte d'en permettre un aménagement par un utilisateur à sa libre convenance, puis validation par ledit utilisateur, jusqu'à obtenir un agencement définitif;; - on fait déterminer par le calculateur une séquence ordonnée de mouvements à faire exécuter par le robot pour la prise des colis en des emplacements prédéterminés puis leur positionnement dans la zone de rangement selon ledit agencement définitif; et - on fait exécuter les mouvements par le robot en sorte d'obtenir le lot de colis à constituer dans cette zone. L'invention comporte donc, en combinaison, le fait de recenser les colis à empiler, d'injecter les dimensions de ces colis dans un algorithme de calcul en vue d'obtenir en une ou plusieurs étapes une proposition d'agencement et de visualier cette proposition au profit d'un utilisateur qui aura ainsi la possibilité d'intégrer librement d'autres paramètres qui lui paraitraient importants, quitte à modifier autant qu'il le veut la proposition qui lui est soumise jusqu'à l'obtention d'un agencement définitif; après validation ce projet d'agencement sera réalisé par l'appareil automatique de manutention grâce à des ordres appropriés de commande en mouvement. L'invention s'applique non seulement au cas de colis identiques mais également au cas d'empilements hétérogènes de colis; il suffit de relever et d'introduire les dimensions des divers types de colis. De manière préférée, l'algorithme de traitement est adapté à proposer des empilements aussi compacts que possible. L'invention peut être mise en oeuvre pour la constitution d'empilements de colis sur des palettes dont les dimensions imposent alors deux des dimensions maximales de l'empilement à réaliser. Selon un autre aspect de l'invention concernant le remplissage d'un volume prédéterminé de grandes dimensions : - on décompose le volume prédéterminé en une pluralité de volumes intermédiaires dont on définit les dimensions; - on détermine l'ordre dans lequel ces volumes intermédiaires doivent être remplis; - on fournit au calculateur les dimensions du premier volume intermédiaire à remplir, on lui fait proposer et visualiser une proposition d'agencement, on fait se constituer un ensemble de colis conforme à cet agencement après validation et on place cet ensemble de colis dans ce premier volume intermédiaire; - on fournit successivement au calculateur les dimensions des autres volumes intermédiaires et on remplit successivement ces volumes intermédiaires dans ledit ordre jusqu'au remplissage complet dudit volume prédéterminé. On notera que cet autre aspect de l'invention est original en soi. I1 faut savoir en effet que, dans le cas par exemple de containers maritimes, on connait pour l'instant deux façons de les charger; soit on procède à la main en rangeant colis par colis, soit on prépare un chargement global en dehors du container sur une surface glissante et on met en oeuvre un énorme pousseur, de grande puissance, qui introduit en une fois l'ensemble de la charge dans le container. L'invention propose de plus de préconstituer, à l'écart, de façon avantageusement automatique, des charges définies selon des critères propres à l'utilisateur, éventuellement variables d'une charge préconstituée à l'autre. Selon une disposition avantageuse de l'invention ces ensembles (ou charges) préconstitués sont introduits dans le volume prédéterminé sans support, c'est-à-dire en pratique, sans palette. Cela permet une plus grande latitude quant au choix des dimensions des volumes intermédiaires successifs, sans avoir à tenir compte des formats de palettes disponibles. Il est à noter toutefois que la présence de palettes dans le container permet un déchargement ensemble par ensemble, ce qui apparaît plus difficile lorsque tous les colis ont été empilés de façon contigüe dans le container. Selon un cosspromis, un intercalaire de faible épaisseur est disposé sous chaque ensemble préconstitué ; la saisie d'un intercalaire, au moyen d'une pince par exemple, permet de décharger en une fois l'ensemble préconstitué situé au-dessus de cet intercalaire. On notera que cet aspect de l'invention peut être mis en oeuvre avec la mise en oeuvre de plans-types pour la détermination des agencements de colis au sein des divers ensembles ou lots à charger successivement dans le volume prédéterminé. L'invention vise également une installation mettant en oeuvre les aspects précités de l'invention, et comprenant des moyens interactifs et graphiques de conception d'agencements de colis et d'intervention sur la programmation du robot; ces moyens sont par exemple les éléments périphériques (clavier, écran....) d'un microordinateur. L'installation est prévue pour être entièrement conversationnelle et graphique, en sorte d'offrir à toute personne, même non informaticienne, l'accès à la programmation du robot. Cette installation peut comporter, pour la prise en compte des informations utiles au calculateur tant sur les colis que sur les dimensions maximales des lots à constituer, de capteurs, ou d'un calculateur central; un fonctionnement entièrement automatique est alors possible. Cette installation comporte avantageusement, dans le cas du remplissage d'un volume prédéterminé de grandes dimensions, outre le calculateur et l'appareil automatique de palletisation/dépalletisation précités, et les périphériques déjà mentionnés, un organe de transport adapté à transporter l'ensemble de colis préconstitué depuis le lieu ou cet ensemble a été constitué jusque dans le volume prédéterminé. Selon encore un autre aspect de l'invention original en soi, cet organe de transport comporte un plateau de largeur réglable grâce à une structure modulaire et une plaque verticale, mobile le long du plateau dans le sens de la longueur de ce dernier sous l'action d'un ensemble formant piston, adapté à refouler hors de ce plateau un lotde colis préalablement constitué ainsi que, le cas échéant, une palette ou un intercalaire. Ce plateau et cette plaque verticale mobile sont par exemple montés sur un chariot à moteur conduit par un conducteur ou téléguidé. On connatt déjà des chariots analogues, à ceci près que leur plateau a une largeur prédéterminée alors que l'invention propose que cette largeur puisse varier en fonction des dimensions des lots de colis à constituer successivement. I1 est important de noter que l'invention permet, grâce au mode conversationnel préconisé, la prise en compte dans la détermination de l'agencement d'un lot de colis à constituer, de paramètres, éventuellement très divers, tels que la présence d'éventuelles étiquettes déjà mentionnées, ou la répartition du poids de chacun des colis, ce qui s'avère important des points de vue identification et équilibrage des charges à manipuler. L'invention permet donc la constitution, avantageusement optimisée (tout dépend de l'algorithme utilisé), de charges hétérogènes dans un volume défini, en fonction des dimensions, poids ou autres qualités des colis. La détermination d'un agencement de colis par le calculateur peut se limiter à la prise en compte de deux dimensions, avec ensuite une superposition d'autant de couches similaires de colis qu'en indique l'utilisateur. Les objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent notamment de la description qui suit, donnée à titre illustratif non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un organigramme des différentes étapes de mise en oeuvre d'une installation de formation de lots de colis selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique de dessus d'un robot de manutention en cours de constitution d'un lot de colis et d'un chariot de transport muni de fourches prêt à saisir ce lot dès qu'il aura été constitué, - la figure 3 est une vue en élévation d'un tel chariot, et - la figure 4 est une vue en perspective montrant ce chariot en train de décharger le lot de colis dans un container maritime, - les figures 5a et 5b sont des vues schématiques de dessus de deux variantes d'agencements de colis en une couche à deux dimensions et la figure 5c est une vue schématique en perspective d'un agencement hétérogène de colis en trois dimensions sur une palette. Le schéma de la figure 1 fait apparaître deux stades successifs dans la détermination d'un agencement de colis à faire réaliser par un robot 17; le premier stade correspond à deux dimensions et le second stade ajoute la prise en compte d'une troisième dimension. Dans une mémoire de travail 1 d'un calculateur 2 sont introduites, soit en provenance de capteurs, soit en provenance d'un clavier 2A, soit en provenance de toute autre source, des informations (dimensions ....) sur des colis à empiler en lots, et sur une zone de constitution de lot (définie ici par une palette dont on connaît les deux dimensions). Un module de calcul 4 correspondant à un algorithme prédéterminé constitue en conséquence un premier fichier intermédiaire 19 recensant les coordonnées d'un nombre donné de colis dans l'agencement proposé. Cet agencement est visualisé sur un écran 3 associé au calculateur 2, sous la forme des agencements 9 des figures 5a ou 5b par exemple.Cette proposition graphique d'agencement à deux dimensions est ainsi soumise a' l'approbation d'un ut-1isateur. Un module 6 assure la saisie des éventuelles modifications apportées par ce dernier puis celle d'un ordre de validation. Un module 5 de correction modifie en conséquence le fichier 19 et lui donne une forme définitive 19'. Le stade à deux dimensions est terminé. Un module 14 d'élaboration d'un agencement de colis à trois dimensions selon un autre algorithme prédéterminé construit un nouveau fichier intermédiaire 29 à partir du fichier 19', contenant les coordonnées dans l'espace de colis intervenant dans l'agencement à trois dimensions ainsi élaboré. Cet agencement proposé est alors visualisé graphiquement, sous la forme de l'agencement de la figure 5c par exemple et est soumis à l'approbation de l'utilisateur qui, à nouveau, par l'intermédiaire du clavier 2A, peut introduire d'éventuelles modifications puis un ordre de validation qui sont traités par un module 21 de saisie. Le fichier intermédiaire 29 est remanié en conséquence et prend un contenu définitif.Un module 15 détermine en conséquence dans un fichier 20 la nature et l'ordre des séquences de pose/dépose relatives à chaque colis et un module 16 détermine les mouvements à faire exécuter au robot 17 à cet effet. Ensuite, ou simultanément, des ordres sont transmis au robot pour lui faire exécuter ces ordres. En variante représentée en tiretés un module 12 procède selon un troisième algorithme à une détermination directement en trois dimensions d'une proposition d'agencement qui est introduite dans le fichier 29 puis soumis à l'approbation de l'utilisateur. Le robot 17 apparait en vue de dessus à la figure 2. I1 est avantageusement du type décrit dans le brevet FR-2.396.709 précité; tel que représenté il comporte un guide horizontal 31 sur lequel coulisse un mât vertical 32 le long duquel peut se déplacer un bras horizontal transversal 33. Sous ce bras peut se déplacer le long de celui-ci, une tête de préhension 34 avantageusement dotée d'un degré de rotation autour d'un axe vertical. Cette tête de préhension est de préférence du type à ventouse. Elle saisit des colis 30, par exemple sur des palettes 35 (ou, en variante au bout d'un convoyeur d'alimentation), et les place successivement sur un support 36 sur lequel se constitue un lot de colis. Le support et le lot de colis sont chargés sur le plateau 41 d'un chariot transporteur 40 qui apparaît plus en détail aux figures 3 et 4. Ce plateau est de préférence constitué de dents de fourches horizontales et parallèles (voir la référence 41A à la figure 2) dont certaines au moins (41'A), disposées latéralement, sont amovibles ; ces dents peuvent s'introduire dans l'épaisseur d'une palette constitutive du support 36. En variante le plateau 41 (formé ou non de dents de fouches) porte, dans cette figure 3, une feuille intercalaire 43, en carton par exemple, sur laquelle reposent les colis. Le plateau 41 est, selon l'invention, avantageusement modulaire de manière à pouvoir avoir une largeur réglable en fonction de la largeur de l'empilement à transporter. Le long de I'empileftent de colis est disposée une plaque verticale 42 de préférence raccordée à sa partie inférieure à une ou plusieurs pinces ou mâchoires 42A adaptées à pincer un bord de la feuille interclaire 43 sur laquelle repose les colis 30 sur une distance règlable en fonction des dimensions du lot de colis. Le glissement de la plaque 42 et donc de l'empilement de colis et de l'intercalaire 43 est commandé par un dispositif poussoir 44 représenté sous la forme d'une structure déformable reliée à une paroi d'appui 45. La pince 42A se révèle très utile pour le chargement à bord du chariot d'un lot de colis par saisie et traction de l'intercalaire sur lequel repose ce lot de colis, notamment lors du décargement d'un container. L'ensemble des éléments 41 à 45 est solidaire d'un bloc 46 réglable en hauteur le long des colonnes 47. L'introduction d'un lot de colis dans un container 48 est schématisée à la figure 4 où le lot a une dimension à peine inférieure à celle du volume interne du container. L'extension du dispositif poussoir 44 assure le refoulement du lot de colis hors du chariot 41 jusqu'à la profondeur voulue dans le container. En variante non représentée plusieurs lots sont disposés catie à côte au sein du container. C'est dans le cas où il convient d'introduire un lot de colis dans un espace résiduel du container qu'apparaît l'intérêt de la structure modulaire de la plaque horizontale 41. En fait le chargement par le chariot de transport, équipé de sa fourche spéciale, peut se faire principalement selon deux modes - soit la charge est constituée sur des rouleaux entre lesquels viennent s'intercaler les dents de la fourche; - soit un lot de colis est constitué sur une palette ou sur un simple intercalaire en carton qui sert à déposer la charge dans le container et facilite le déchargement ultérieur de ce dernier. La partition du container en volumes intermédiaires peut être faite de façon arbitraire par l'utilisateur, en fonction de la forme intérieure du container et/ou des divers formats des colis à ranger dans le container. Les algorithmes correspondants aux modules 4 et 12 sont de préférence fondés sur des optimisations de combinaisons linéaires de forme f (x, y, z) = ax + by + cz où x, y, z sont les dimensions des colis et a, b et c des parties entières de division des dimensions d'une zone à une, deux ou trois dimensions par x, y ou z. Les algorithmes correspondant au module 14 déduisent par symétries les coordonnées des colis des couches supérieures. Différents programmes peuvent être mis en oeuvre, en vue par exemple d'un rangement de colis en deux dimensions - le calcul automatique du nombre de colis maximum pour une surface donnée; - scrutage des plans de palettisation possibles sur une surface dont chaque dimension augmente pas à pas; - conception interactive d'un plan de palettisation; - modification interactive d'un plan de palettisation; - calcul interactif de paletée depuis un schéma de palettisation validé; - calcul des coordonnées de tous les colis; - calcul d'un ordre de palettisation ou de dépalletisation - calcul et génération du programme des mouvements du robot. - liaison avec un système de gestion centralisé. I1 va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre illustratif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, notamment, la formation des lots peut être effectuée par un robot mobile, conforme au brevet français 81.17158, pour convoyer des charges depuis différents convoyeurs ou pour effectuer des préparations de commande. En outre, si la tête de préhension du robot ainsi que les plans de palettisation le permettent, il est possible de prévoir la prise simultanée de plusieurs colis. REVEDICATIONS 1. Procédé de chargement de lots de colis dans une zone de consitution de lot définie par deux ou trois dimensions, mettant en oeuvre un calculateur et un robot, caractérisé en ce que - on recense les colis (30) à empiler et on relève leurs dimensions - on fournit au calculateur (2) des informations sur les dimensions des colis d'un lot à constituer et sur les dimensions de la zone de constitution de lot ; - on fait déterminer par le calculateur conformément à un algorithme prédéterminé (4, 12), en au moins une étape, une proposition (9) d'agencement des colis dans ladite zone, en faisant visualiser (3), à la fin de chaque étape, l'état d'avancement de la proposition d'agencement, en sorte d'en permettre un aménagement (6) par un utilisateur à sa libre convenance, puis sa validation par ledit utlisateur, jusqu'à obtenir un agencement définitif ;; - on fait déterminer (15) par le calculateur une séquence de mouvements à faire exécuter par le robot (17) pour la prise des colis en des emplacements prédéterminés puis leur position dans la zone de rangement selon ledit agencement définitif ; et - on fait calculer et exécuter (16) ces mouvements par le robot (17) en sorte d'obtenir le lot de colis à constituer dans cette zone. 2. Procédé de chargement selon la revendication 1, adapté au remplissage d'un volume prédéterminé, caractérisé en ce que - on décompose le volume prédéterminé en une pluralité de volumes intermédiaires dont on définit les dimensions; - on détermine l'ordre dans lequel ces volumes intermédiaires doivent être remplis; - on fournit au calculateur les dimensions du premier volume intermédiaire à remplir, on lui fait proposer et visualiser une proposition d'agencement, on fait se constituer un ensemble de colis conforme à cet agencement après validation et on place cet ensemble de colis dans ce premier volume intermédiaire; - on fournit successivement au calculateur les dimensions des autres volumes intermédiaires et on remplit successivement ces volumes intermédiaires dans ledit ordre jusqu'au remplissage complet dudit volume prédéterminé. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ensembles successifs de lots sont constitués sur un plateau (41,43) de largeur réglable que comporte un chariot de transport (40) muni d'un dispositif poussoir (44). 4. Installation adaptée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte un calculateur (2), un robot (17) de manipulation de colis, des périphériques (2A, 3) de saisie de donnée et de visualisation et des moyens informatiques interactifs (4,5,6,12,14,16) associés au calculateur en vue de la commande en mouvement du robot. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un chariot mobile (40) comportant un plateau de largeur réglable et un dispositif-poussoir (44), adapté à soulever des lots de colis en un premier lieu et à les repousser horizontalement en un lieu d'arrivée. 6. Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que le plateau (41) du chariot mobile est une fourche à dents (41) dont certaines sont amovibles.