Brevet FR2593941A1 — publié le 19870807

APPAREIL ET PROCEDE POUR COMMANDER UN CHARIOT A COMMANDE AUTOMATIQUE. La présente invention concerne un appareil.et un procédé pour commander un chariot à commande automatique en vue de le faire circuler le long d'un guide monté sur la surface du sol des locaux d'une usine, d'un entrepôt, etc. Les opérations de transport de matériaux ou de produits depuis un point de réception jusqu'à un point de départ d'une chaîne de fabrication ou depuis un point de l'extrémité d'une chaîne de fabrication jusqu'à un point de distribution, dans une instaliation de fabrication en série ou analogue, ou,.d'.ent-r'e d'un chargement dans un entrepôt et de sortie d'un chargement d'un entrepôt ou encore de transport d'un chargement dans l'entrepôt étaient effectuées jusqu'à présent à l'aide de palans, de ponts roulants, de véhicules munis de fourche élévatrice ou à l'aide de chariots entraînés manuellement. Toutefois, avec le progrès industriel récent, il est devenu de plus en plus difficile de trouver une main d'oeuvre manuelle suffisante et il existe une demande pour un moyen permettant de transporter automatiquement un chargement d'un endroit particulier a un autre. Dans la technique antérieure, il existe un chariot à commande automatique dont le déplacement est commandé à l'aide d'un système de guidage optique. Dans ce système, une ligne présentant un pouvoir de réflexion à la lumière différent de celui de la surface du sol est tracée sur la surface du sol, ou bien un ruban présentant un pouvoir de réflexion de la lumière différent est appliqué sur la surface du sol. Le chariot est guidé dans son déplacement par détection de la différence dans la réflexion de la lumière par rapport à la lumière d'une source lumineuse entre la zone de guidage et la surface du sol. Toutefois, dans un tel système de guidage optique, une fois que le chariot sort de la zone de guidage, ce qui fait qu'une photodiode ou un phototransistor cesse de détecter la lumière réfléchie par la zone de guidage, il est impossible de déterminer si le chariot qui se déplace se trouve sur le côté droit ou sur le c8té gauche de la zone de guidage. Quand cette situation a lieu, aucune destination ne peut être ordonnée au véhicule. Le véhicule ne peut donc revenir jusqu'à la zone de guidage, ce qui fait qu'un grave accident peut se produire. Une solution dans un tel problème qui se pose avec le système de guidage optique est décrite dans la demande publiée de brevet japonais 55-12605. Plus spécifiquement, on y décrit un appareil de commande dans lequel une pluralité d'éléments photo-électriques (c'est-à-dire d'éléments récepteurs de lumière) sont disposés en une rangée sur le dessous d'un chariot. Ces éléments récepteurs de lumière reçoivent la lumière réfléchie par une zone de guidage formée sur la surface du sol et on fait passer leurs signaux de sortie "tout" ou "rien" à travers un circuit logique comprenant des circuits OU, ET et NON, pour obtenir des signaux de commande de virage à gauche, de virage à droite, d'arrêt ainsi que d'autres signaux de commande. En fonction de ces signaux de commande, on commande l'angle de direction, de manière à réduire l'écart du chariot par rapport à la zone de guidage, afin que cet écart soit nul. Toutefois, ce système de commande exige une multiplicité d'éléments récepteurs de lumière disposés en une rangée. De plus, il faut prévoir un amplificateur pour chaque élément récepteur de lumière. En outre, on positionne les éléments récepteurs de lumière par rapport au plateau du chariot quand on les monte, de sorte que l'opération de montage est très pénible. Par ailleurs, par suite de l'augmentation du nombre d'éléments de réception de lumière, le nombre d'amplificateurs se trouve inclus de façon correspondante, ce qui augmente le prix de revient. Un objet principal de la présente invention est donc de fournir un appareil et un procédé de commande de chariot à commande automatique qui permettent de commander de façon sûre la direction de déplacement du chariot selon l'écart détecté de ce dernier par rapport à une zone de guidage. Un autre objet de l'invention est de fournir un appareil et un procédé de commande de chariot à commande automatique qui permettent de commander le virage à gauche, le virage à droite, l'arrêt, le changement de vitesse, etc.., du chariot, en fonction d'une configuration ou schéma de zone de guidage. Un autre objet de l'invention est de fournir un appareil de commande de chariot à commande automatique que l'on peut monter facilement sur le plateau d'un chariot et qui est économique et peu coûteux. Un autre objet encore de l'invention est de fournir un appareil de commande de chariot à commande automatique qui peut commander le chariot de telle sorte que celui-ci ne dépasse pas une zone de guidage et, par conséquent, ne provoque ni une contamination, ni un endommagement de la zone de guidage et que le chariot puisse pénétrer facilement dans un passage étroit et puisse tourner facilement. La présente invention permet de réaliser un appareil pour commander un chariot a commande automatique destiné à circuler le long d'une zone de guidage formée sur la surface du sol, cet appareil comprenant: une caméra comprenant un détecteur d'image linéaire monté sur un plateau de manière a pouvoir détecter une zone de guidage formée sur la surface du sol; un circuit de détection de position pour calculer l'écart du chariot par rapport à la zone de guidage, par analyse d'un signal détecté par le détecteur d'image précité; et un moyen pour commander le déplacement du chariot suivant les données de calcul provenant du circuit de détection de position précité. L'invention permet également de réaliser un procédé pour commander un chariot à commande automatique par détection de l'écart entre le centre de ladite zone de guidage formée sur la surface du sol et le centre d'une caméra disposée sur le plateau de manière à faire face à la zone de guidage et comprenant un détecteur - d'image linéaire à partir du signal de sortie duquel le chariot est guidé en fonction de l'écart détecté. Pour la commande du déplacement du chariot à commande automatique, un signal impulsionnel fourni par un circuit de réglage de vitesse en fonction des données de calcul du circuit de détection de position est appliqué à un servo-amplificateur relié à chacun des moteurs d'entraînement d'une paire de roues motrices indépendantes montées sur le plateau du chariot, de sorte que les vitesses de rotation des moteurs sont commandées en fonction dudit signal impulsionnel par l'intermédiaire desdits servo-amplificateurs. Les avantages, les caractéristiques et les objets ci-dessus de la présente invention ainsi que d'autres avantages, caractéristiques et objets apparaîtront dans la description donnée ci-après en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue latérale, partiellement arrachée, montrant un chariot à commande automatique muni de l'appareil de commande selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessous montrant le chariot à commande automatique représenté sur la figure 1; la figure 3 est une vue en plan partielle montrant une zone de guidage formée sur la surface du sol; la figure 4 est une vue montrant une partie de la zone de guidage reçue dans le champ d'une caméra; la figure 5 est un schéma synoptique montrant le circuit de l'appareil de commande de chariot à commande automatique; la figure 6 est une vue montrant un exemple d'une forme d'onde d'un signal de sortie d'un détecteur d'image du type CCD (dispositif à transfert de charges); les figures 7(A) et 7(B) sont des vues montrant une partie courbée d'une zone de guidage reçue dans le champ d'une camera à des instants différents; la figure 8 est une vue en plan partielle montrant une zone de guidage différente; la figure 9 est une vue montrant une partie de la zone de guidage représentée sur la figure 8 et reçue dans le champ d'une caméra; la figure 10 est une vue en plan partielle montrant une zone de guidage comportant une discontinuité; la figure 11 est une vue montrant la discontinuité de la zone de guidage représentée sur la figure 10 et reçue dans le champ d'une caméra; la figure 12 est une vue en plan partielle montrant une autre zone de guidage; et la figure 13 est une vue montrant une partie de la zone de guidage représentée sur la figure 12 et reçue dans le champ d'une camera. En se référant aux figures 1 et 2, on voit qu'elles représentent un chariot commandé automatiquement, ce chariot possédant d'excellentes propriétés de manoeuvrabilité et d'orientation circulaire. Une paire de roulettes avant 2a et 2b non motrices sont montées symétriquement aux coins avant opposés de la surface de dessous d'un plateau 1. Ces roulettes non motrices peuvent pivoter complètement, de sorte qu'elles peuvent rouler dans toutes les directions. Une paire de blocs de support 5a et 5b sont montés sur les côtés opposés de la surface de dessous du plateau 1 à des endroits situés légèrement vers l'arrière par rapport au centre. Les axes 6a et 6b sont montés dans les blocs de support 5a et 5b, de telle sorte qu'ils s'étendent perpendiculairement à la direction de déplacement (c'est-à-dire la direction allant vers la gauche sur la figure). Une paire d'éléments de support 7a et 7b sont montés de façon pivotante sur les axes respectifs 6a et 6b. Les éléments de support 7a et 7b consistent chacun en une paire de pièces plates coudées en V. Des roulettes arrière non motrices 3a et 3b et des roues motrices 4a et 4b sont montées entre les éléments de support des paires respectives. Les éléments de support, bien qu'ils soient coudés dans le présent mode de réalisation, peuvent aussi bien être rectilignes. Les roues motrices 4a et 4b et les roulettes arrière non motrices 3a et 3b sont présentes respectivement aux extrémités avant et arrière des éléments de support 7a et 7b. Les roulettes arrière non motrices 3a et 3b, comme les roulettes avant non motrices 2a et 2b, peuvent pivoter d'un tour complet pour rouler dans toutes les directions. Les deux axes 6a et 6b peuvent être remplacés par un seul axe qui supporte les éléments 7a et 7b. En outre, il est possible de réaliser les éléments de support 7a et 7b de telle sorte qu'ils supportent les roues motrices ainsi que les roulettes avant non motrices. Des moteurs 8a et 8b sont fixés à la surface inférieure des parties sensiblement centrales des éléments de support 7a et 7b. Les arbres de sortie 9a et 9b de ces moteurs sont accouplés aux roues motrices 4a et 4b par l'intermédiaire de poulies lOa et 10b fixées aux arbres 9a et 9b, de courroies Mla et llb et de poulies 13a et 13b fixées aux axes 12a et 12b des roues motrices 4a et 4b. Les roues motrices 4a et 4b sont ainsi entraînées de fa-on indépendante. Les courroies de m&me que le mécanisme de transmission de force motrice peuvent être remplacés par tout autre moyen bien connu, par exemple des chaînes. Le plateau 1 comporte un trou d'observation 14 formé dans une partie centrale avant. Une console de commande 15 est présente au-dessus de cette partie centrale avant du plateau 1, de manière à recouvrir le trou d'observation 14 et elle loge un dispositif de commande destiné à commander le système d'entraînement. Une caméra 17 comprenant un détecteur d'image linéaire, par exemple un détecteur 16 du type CCD (dispositif à transfert de charges), est disposée dans la console de commande 15 de telle sorte qu'elle peut photographier à travers le trou d'observation 14 une zone de guidage 18 formée sur la surface G du sol. Comme détecteur d'image linéaire mentionné ci-dessus, on peut utiliser un détecteur d'image du type CCD ou un détecteur d'image du type MOS (métal-oxyde-semiconducteur) ou tout autre type de détecteur d'image linéaire, pourvu qu'il puisse effectuer la discrimination des teintes claires et des teintes sombres. La figure 3 montre un exemple de la zone de guidage 18. Celle-ci comprend une large bande noire 19 et une étroite bande blanche 20 appliquée à une partie centrale de la bande noire 19 dans le sens longitudinal de cette dernière. Cette zone s'étend d'une façon continue le long d'un trajet prédéterminé sur la surface G du sol. On peut remplacer la zone de guidage mentionnée ci-dessus par une zone de guidage consistant en une bande métallique présentant un fort pouvoir de réflexion. La bande noire 19 et la bande blanche 20 du présent mode de réalisation apparaissent dans le champ A de la caméra 17, comme on peut le voir sur la figure 4. Le champ visuel de la caméra est déterminé par les lentilles qui y sont utilisées et on peut l'augmenter en utilisant des lentilles à grand angle. Le détecteur d'image 16 du type CCD détecte l'écart - entre le centre la bande blanche 20 et le centre Y du champ A de la caméra 17 dans la direction de déplacement du chariot et engendre un signal de commande selon l'écart détecté. Ces signaux de commande sont envoyés aux moteurs droit et gauche 8a et 8b pour modifier leur vitesse de rotation, de manière à créer une différence de rotation entre les roues motrices droite et gauche 4a et 4b. Le chariot est donc dirig4 automatiquement vers la gauche ou vers la droite, de manière que le centre de la bande blanche 20 coïncide avec le centre Y du champ A de la caméra 17. La figure 5 montre un circuit de commande du chariot à commande automatique. Le détecteur d'image 16 du type CCD comporte une pluralité de cellules correspondant aux divisions respectives du champ A de la caméra 17 qui est divisé dans une direction X perpendiculaire à la direction de déplacement du chariot. Ces cellules peuvent déterminer si oui ou non les petites divisions respectives du champ sont claires ou sombres, et leurs signaux de sortie sont envoyés à un circuit de détection de position 21. Quand le centre de la bande blanche 20 est decal4 de I1 vers la droite par rapport au centre Y du champ de la caméra 17, comme représenté sur la figure 5, par exemple, les cellules, depuis celle correspondant à l'extrémité X1 du champ A jusqu'à celle correspondant à une division de champ sombre précédant une division de champ claire, fournissent un signal sombre ou signal L, comme représenté sur la figure 6, celles correspondant aux divisions de champ claires, en raison de la bande blanche 20, fournissent un signal clair ou signal H, et celles, depuis celle correspondant à une division de champ sombre succédant à une division de champ claire jusqu'à celle correspondant à l'autre extrémité X2 du champ A fournissent un signal sombre ou signal L. Le circuit de détection de position analyse le signal de sortie mentionné ci-dessus et détecte l'écart 1 entre le centre Y du champ A et le centre de la bande blanche 20. Plus spécifiquement, le circuit 21 calcule l'écart I1 sous la forme du nombre de bits sur le côté gauche ou droit depuis celui correspondant au centre Y du champ, et il envoie les données résultant du calcul à un circuit 22 de réglage de vitesse. Le circuit 22 de réglage de vitesse est appliqué à un signal de vitesse en provenance d'un dispositif (non représenté) de modification de vitesse de déplacement, et une impulsion ayant une durée correspondant à ce signal de vitesse est extraite d'une table 23 de réglage de vitesse et envoyée à des servo- amplificateurs gauche et droit 24 et 25 pour faire tourner les moteurs droit et gauche 8a et 8b à une vitesse de rotation correspondant à l'impulsion fournie. De cette façon, le chariot se déplace rectilignement. La vitesse de rotation augmente avec la largeur de l'impulsion de réduction. Le circuit 22 de réglage de vitesse, lorsqu'il reçoit l'écart f mentionné ci-dessus, envoie les données concernant le sens de l'écart (vers la droite ou vers la gauche) et le nombre de bits d'écart a la table 23 de réglage de vitesse en vue d'une comparaison avec la vitesse de déplacement qui prévaut. Selon l'écart, des données d'augmentation ou de réduction de fréquence d'impulsion correspondantes sont envoyées aux servo-amplificateurs 24 et 25 par l'intermédiaire du circuit 22 de réglage de vitesse pour provoquer une décélération du moteur 8a ou 8b sur le côté opposé au sens de l'écart ou une accélération du moteur 8b ou 8a dans le sens de l'écart. De cette façon, le chariot est dirigé dans le sens opposé à l'écart, de manière à amener ainsi le centre de la bande blanche 20 en coïncidence avec le centre Y du champ. Si la zone de guidage avec sa bande blanche est courbée comme représenté en 7, l'écart L vers la gauche ou vers la droite est détecté de la manière décrite ci-dessus afin de crier une différence de vitesse de rotation entre les moteurs gauche et droit 8a et 8b suivant l'écart détecté pour diriger le chariot le long de la zone de guidage courbée. Dans le mode de réalisation ci-dessus, les moteurs gauche et droit Sa et 8b sont commandés de façon indépendante de manière à modifier les vitesses de rotation des roues gauche et droite motrices 4a et 4b. Toutefois, il est possible de monter des roues directrices sur le plateau 1 et de commander ces roues directrices en fonction du signal d'écart au moyen du circuit 21 de détection de position. Les figures 8 et 9 montrent une conception différente de la zone de guidage. Dans le présent cas, la bande blanche 20 est pourvue d'une partie 20b de largeur accrue et une décélération est provoquée lorsque cette partie 20b de largeur accrue est détectée. Les figures 10 et il montrent une autre conception de la zone de guidage. Dans le présent cas, la bande blanche 20 de la zone de guidage 18 comporte une partie discontinue 20c et le chariot est arrêté lorsque cette partie discontinue 20c est détectée. A ce moment, le chariot peut atre remis en route à l'aide d'un signal fourni extérieurement ou d'un signal produit en fonction de la détection de la fin d'une opération de chargement/déchargement. Au moment du redémarrage, le chariot est accéléré. Il est donc preférable de prévoir une commande telle qu'une accélération soit provoquée pendant qu'un un moteur latéral d'écart est accéléré en fonction de l'écart pour faire venir le centre de la bande blanche en coïncidence avec le centre du champ de la caméra. Les figures 12 et 13 montrent une autre conception de la zone de guidage. Dans le présent cas, on a recours à deux bandes blanches distinctes, c'est- à-dire des première et seconde bandes blanches 20 d'une zone de guidage 18. La première bande blanche 20 comporte une partie courbée 20a, tandis que la seconde bande blanche 20 comporte une partie d'extrémité coudée d. Un intervalle S sépare les parties rectilignes alignées des première et seconde bandes blanches 20. Dans le présent cas, on peut transférer le chariot de la seconde bande blanche 20 à la première bande blanche en faisant avancer le chariot rectilignement pendant une période de temps prédéterminée à partir du moment o la partie d'extrémité coudée 20d est détectée. Lorsque l'espace situé en-dessous du chariot est trop sombre pour que la zone de guidage soit détectée, on peut prévoir une source lumineuse sur la surface de dessous du chariot. Bien que la description ci-dessus concerne l'application de l'invention à un procédé de commande de chariot muni de roulettes possédant des propriétés excellentes de manoeuvrabilité et de pivotement, il va de soi que le procédé de commande selon la présente invention peut être appliqué à un véhicule à commande automatique comportant des roues motrices ordinaires et des roues de direction, un moyen d'entraînement comprenant des moteurs d'entraînement pour faire tourner les roues motrices et des moyens de direction comportant des moteurs de direction pour diriger les roues directrices. Il est bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre purement illustratif et non limitatif et que des variantes ou des modifications peuvent y être apportées dans le cadre de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Appareil pour commander un chariot à commande automatique destiné & circuler le long d'une zone de guidage formée sur la surface du sol, caractérisé par le fait qu'il comprend: une caméra. (17) comprenant un détecteur d'image linéaire (16) monté sur un plateau (1) de manière à pouvoir détecter une zone de guidage (18) formée sur la surface du sol; un circuit (21) de détection de position pour calculer l'écart du chariot par rapport à la zone de guidage par analyse d'un signal de détection provenant du détecteur d'image; et un moyen pour commander le déplacement du chariot en fonction des données de calcul provenant du circuit de détection de position. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen pour commander le d6placement du chariot comprend une paire de servo- amplificateurs (24,25) pour commander la vitesse de rotation de moteurs d'entraînement (8a,8b) pour une paire de roues motrices indépendantes montées sur le plateau, un circuit (22) de réglage de vitesse pour fournir aux servo-amplificateurs un signal impulsionnel détermin6 en fonction des données de calcul provenant du circuit (21) de détection de position, et une table (23) de réglage de vitesse pour comparer un signal fourni par le circuit de détection de position au circuit de réglage de vitesse et représentant l'écart (t) du chariot par rapport à la zone de guidage avec un signal de vitesse appliqué au circuit de réglage de vitesse. 3. Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le détecteur d'image linéaire est un détecteur d'image du type CCD (dispositif à transfert de charges) ou un détecteur d'image du type MOS (métal-oxyde-semiconducteur). 4. Procédé pour commander le déplacement d'un chariot à commande automatique, caractérisé par le fait qu'il consiste: à détecter l'écart ( détecteur, le chariot en fonction de l'écart détecté. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on commande, en fonction de l'écart entre la zone de guidage et le centre du champ de la caméra, les moteurs (4a,4b) respectifs d'une paire de roues motrices indépendantes (4a,4b) montées sur le plateau (1) afin de décélérer le moteur de la roue motrice qui se trouve sur le côté opposé au sens de l'écart et à accélérer le moteur de la roue motrice se trouvant sur le côté situé dans le sens de l'écart en dirigeant ainsi le chariot dans le sens opposé au sens de l'écart. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on accélère le chariot pendant qu'un des moteurs (8a,8b) des roues motrices indépendantes respectives (4a,4b) montées sur le plateau (1) est accéléré en fonction de l'écart entre la zone de guidage (18) et le centre du champ de la caméra, en dirigeant ainsi le chariot dans le sens opposé au sens de l'écart. 7. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la zone de guidage (18) comporte une partie (20b) de largeur accrue ou une partie discontinue (20c), le chariot étant décéléré ou arrêté lorsque la partie de largeur accrue ou la partie discontinue est détectée. 8. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la zone de guidage comprend deux zones de guidage distinctes, c'est-à-dire des première et seconde zones de guidage, la première zone de guidage comportant une partie courbée (20a), la seconde zone de guidage comportant une partie rectiligne (20) alignée avec une partie rectiligne (20) de la première zone de guidage et une partie d'extrémité (20d) ayant une forme prédéterminée et se trouvant en face de la première zone de guidage, le chariot étant déplacé rectilignement pendant une période de temps prédéterminée lors de la détection de la partie d'extrémité (20d) ayant la forme prédéterminée, de manière à provoquer ainsi le transfert du chariot de la seconde zone de guidage jusqu' la première zone de guidage.