Brevet FR2606871A1 — publié le 19880520

DISPOSrflF DE RECONNAISSANCE D'OBJETS DISPOSES SUR UN PLAN, ET SYSTEME DE DEPALETTISATION METTANT EN OEUVRE UN TEL DISPOSITIF. L'invention concerne un dispositif de reconnaissance d'objets disposés sur un plan support de manutention, tel qu'une palette. Elle concerne un tel dispositif permettant d'identifier des objets en vue par exemple de procéder à une dépalettisation automatique de ces derniers. Traditionnellement, le déchargement des palettes est effectué manuellement. Ce travail s'effectue objet par objet, couche après couche, sachant qu'une couche correspond à l'ensemble des objets qui se trouvent sur un même plan. Ce travail fastidieux induit de plus des coûts d'exploitation importants. On tente donc de plus en plus de mécaniser cette opération pour la rendre automatique, notamment en faisant appel à la mise en oeuvre de robots. Si l'on regarde le problème de la dépalettisation, on aperçoit que cette opération consiste à enlever, dans un certain ordre, un ensemble de colis. I1 faut donc identifier précisément l'orientation et les dimensions du colis à enlever. Prélever un colis, c'est le saisir sans le déformer, ni le la cher. On ne peut pour cela se cantonner à l'examen d'un seul colis à la fois par un moyen donné, tel une caméra; les colis interfèrent en, effet entre eux et risquent notamment de se pousser l'un l'autre hors de la palette. De plus, il est inconcevable de saisir un colis qui supporterait d'autres colis, Phomogénéité de la palette doit être conservée en prélevant des colis sur le haut de celle ci jusqu'à ce qu'elle se vide niveau par niveau. Certes, les techniques des bras manipulateurs sont aujourd'hui bien connues à condition que les paramètres de guidage du robot soient bien maîtrisés. C'est précisément à ce niveau que se posent les plus grands problèmes. Un des objets essentiels de la présente invention est donc d'offrir une combinaison de moyens conduisant à une identification des coordonnées de chaque objet disposé sur un plan pour en connaître son pourtour et son positionnement selon trois axes (x,y,z). La présente invention concerne donc plus précisément un dispositif de reconnaissance d'objet en vue notamment de leur manipulation comportant des moyens d'identification constitués par au moins un moyen de prise de vue, dit capteur (2), et une source de lumière cohérente, dite émetteur (4); caractérisé en ce que les directions d'orientation respectives du capteur (3) et de l'émetteur (4) font entre elles un angle i asservi pour assurer le balayage de la zone à reconnaître. L'invention sera mieux comprise à l'aide des explications qui vont suivre et des figures jointes parmi lesquelles: - la figure 1 illustre schématiquement la combinaison des moyens selon rinvention; - les figures 2, 3 et 4 illustrent schématiquement le procédé de mise en oeuvre de la combinaison de moyens décrite au moyen de la figure 1. Pour plus de clarté, les mêmes éléments portent les mêmes références sur toutes les figures. La figure 1 illustre schématiquement un dispositif (1) d'identification d'une couche d'objets (2) positionnés sur un plan (P) qui peut être soit un plan constitué par la face supérieure d'une autre couche d'objets, soit le plan support d'une palette par exemple. Un tel dispositif (1) est constitué par la combinaison d'un moyen de prise de vue coopérant avec une source de lumière cohérente, dénommés respectivement capteur (3) et émetteur (4) dar.s la suite de la description, les informations recueillies étant traitées au moyen d'un système de traitement d'images non représenté sur la figure. Selon une caractéristique importante de l'invention, les deux éléments (3) et (4) sont placés au-dessus du plan contenant les objets de telle sorte qu'un balayage pas à pas de l'émetteur (4) sur toute la surface permette au capteur (3) de reconnaître ligne par ligne les objets correspondants. Le capteur (3) est par exemple une caméra CCD matricielle dont la définition est choisie en fonction de la précision souhaitée et en fonction des dimensions de la palette et des objets. Cette caméra ou capteur (3) fait partie d'un système d'acquisition d'images qui, de manière connue, est constituée, outre la caméra, d'une carte d'acquisition, de mémorisation et d'affichage d'images, d'une unité centrale de traitement des données ainsi acquises et d'une interface VME. L'émetteur (4) est une source lumineuse parfaitement identifiée en intensité, en sens et en direction. I1 s'agit en ltoccurence d'un laser. Selon une caractéristique de l'invention, le capteur (3) couvre ensemble du plan à analyser. L'émetteur (4) trace une ligne parallèle à l'axe (x) de la matrice constituant le capteur (3). Le déplacement de la source lumineuse (4) est parallèle à l'axe des (y) de la dite matrice. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'axe d'émission de l'émetteur (4) et l'axe de vision du capteur (3) forment entre eux un angle i dont l'asservissement conduit à assurer le balayage de la zone à reconnaître selon l'ordonnée (y). La figure 2 illustre une première et une seconde traces (aa') et (bb') obtenues pour un premier et un second déplacements (yl) et (y2) de l'axe de émetteur (4) selon l'axe (y) de la matrice du capteur (3). On voit que, compte tenu de la disposition respective de l'émetteur (4) et du capteur (3), et notamment de l'angle Xc3 défini plus haut, la trace (a') obtenue sur un premier plan dit supérieur (P1) est décalée par rapport à la trace (a) obtenue sur un plan dit inférieur (P0) parallèle au premier, ce qui induit au niveau du capteur (3) une notion de relief. On détermine ainsi le déplacement du faisceau lumineux, vu par la caméra (3) (figure 3), qui renseigne sur la différence de hauteur entre les deux plans (P1) et (P2).Ce déplacement (D1) est fonction de l'angle W d'inclinaison du laser (4) par rapport à la caméra (3). Connaissant l'angle ( formé, on peut donc définir dans quels plans se situent les traces du faisceau laser. On peut également déduire de la trace (a') les coordonnées des extrémités ou arêtes (el, e2) de l'objet considéré. De même, en examinant la trace (b) telle que la voit et l'enregistre la caméra (3) (figure 4), une rupture (22) avec continuité du faisceau sur la même ligne indique la séparation d'un objet par rapport à un autre. Si une telle séparation est conforme à une consigne préalablement établie, les objets sont considérés alors comme normalement accolés les uns aux autres. Dans le cas contraire, si une anomalie (rl) apparait, c'est le signe d'un défaut, soit d'alignement des objets, soit du profil de l'objet lui-même. Le déplacement de l'émetteur (4) est contrôlé par l'imageur. Le capteur (3) délivrant un signal analogique est associé à un convertisseur analogique-numérique qui délivre de manière connue des moyens de traitement "point par point", accessibles par microprocesseur. Cette représentation numérique est accessible à son tour à un logiciel chargé de l'exploiter pour déterminer le périmètre de chaque objet appartenant au niveau supérieur. Une opération d'identification d'objets selon l'invention se déroule donc de la manière décrite ci-dessous. Le capteur (3) et son émetteur (4) sont placés automatiquement en position zéro (position correspondant à une extrémité de la surface où se trouvent les objets) au dessus du plan contenant les objets. Un balayage de l'émetteur (4) sur toute la surface, en pas à pas, permet au capteur (3) de reconnaitre ligne par ligne les objets correspondant au même plan et d'enregistrer ligne par ligne les extrémités de chaque objet. Une analyse par micro-processeur permet ensuite de ne tenir compte que des objets se situant sur le niveau supérieur, et de lire toutes les extrémités de colis visualisés pour en déterminer leur situation et leur périmètre. Le logiciel a pour fonction de piloter la source émettrice (4) lors de son balayage. Le logiciel va enregistrer au cours du balayage de la source émettrice (4) les extrémités de chaque objet se situant sur le même plan. Ensuite, il va lier toutes les coordonnées des objets pour pouvoir les identifier précisément en sens et en orientation. Le logiciel va procéder en expert pour joindre toutes les extrémités précédemment trouvées. Cette possibilité lui permet d'identifier selon un modèle déjà établi, les objets déformés ainsi que ceux qui donnent des informations potentielles erronnées (par exemple, un objet dont l'état de surface perturbe la détection des coordonnées). La détection des niveaux s'effectue grâce à la ligne lumineuse présentant un angle entre l'axe d'émission et l'axe du capteur, le dispositif va constater à chaque différence de niveau un déplacement de la trace lumineuse. Le niveau supérieur sera représenté par la trace lumineuse la plus haute (ou la plus basse) selon l'orientation de l'angle capteur-émetteur choisi. La détection d'extrémités se réalise en suivant la trace lumineuse et en constatant un décrochement de celle-ci entre chaque objet. Aux termes de l'ensemble de ces opérations, l'identification des objets de niveau supérieur sur le plan visualisé donne l'agencement des objets ainsi que leur emplacement en déterminant leur surface supérieure suivant un plan normé (x, y). Après cette analyse, une opération de manipulation est possible. Cette opération peut être effectuée nivéau par niveau pour vider totalement la surface balayée. On & là un dispositif relativement simple à mettre en oeuvre, fiable et peu couteux, qui trouve son application notamment dans toutes les techniques de manutention où la dépalettisation automatique d'objets est souhaitée. En effet, on obtient ainsi toutes les coordonnées permettant la détermination des périmètres, du positionnement des objets à dépalettiser ainsi que la présence de défauts éventuels. Ces coordonnées sont transmises alors aux organes de préhension et le déchargement de la palette se fait automatiquement. REVENDICATIONS 1) Dispositif de reconnaissance d'objet en vue notamment de leur manipulation comportant des moyens d'identification constitués par au moins un moyen de prise de vue, dit capteur (2), et une source de lumière cohérente, dite émetteur (4); caractérisé en ce que les directions d'orientation respectives du capteur (3) et de l'émetteur (4) font entre elles un angle W asservi pour assurer le balayage de la zone à reconnaître. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (3) étant du type matriciel à axes (x, y), l'émetteur (4) est déplacé, pas à pas, tout le long de l'axe (y), induisant dans le champ du capteur (3) une trace lumineuse analysée par ce dernier selon l'axe (x). 3) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour une valeur de (y) et un angle i déterminés, la trace lumineuse produite sur un plan (P0) inférieur est décalée par rapport à celle qui est produite sur un plan supérieur (P1) d'une distance (D) proportionnelle à la hauteur séparant les deux plans (P0) et (P1). 4) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les extrémités des traces lumineuses sur le plan supérieur (P1) sont représentatives des arêtes des objets situés dans ce plan. 5) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une interruption d'une trace lumineuse correspondant à une ordonnée (y) détermine l'espace entre deux objets contigus. 6) Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'un défaut de linéarité de la trace lumineuse correspondant à une ordonnée (y) déterminée correspond à un défaut soit de jonction entre deux objets, soit du profil de l'un des objets. 7) Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un système de traitement d'image traite les informations recueillies par le capteur (3) durant le balayage de l'émetteur (4). 8) Système de commande de dépalettisation, caractérisé en ce qu'il met en oeuvre un dispositif selon l'une des revendications précédentes.