Brevet FR2606697A1 — publié le 19880520

260669? PROCEDE ET DISPOSITIF DE LOCALISATION DE PIECES La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de localisation, dans un plan, de pièces destinées à être manipulées par un organe de préhension de robot. Le problème de la détermination de la position et de l'orientation de pièces se pose pour la prise des pièces par un robot. Ainsi, un problème de ce type se pose dans une machine de report à plat de composants électroniques. Les tolérances dimensionnelles de fabrication des composants électroniques sont larges et les modes de conditionnement sont peu précis alors que le positionnement des composants électroniques sur le circuit imprimé doit être précis. On cherche soit à remettre le composant dans une position connue, soit à le localiser sur l'outil de préhension. Pour localiser le composant, on a utilisé un capteur d'image qui permet, après un traitement informatique du type analyse d'image, de localiser le composant dans sa position et son orientation. Cette solution qui ne nécessite pas de mécanismes compliqués et qui n'endommage pas les composants électroniques a l'inconvénient d'être onéreuse en raison de la puissance de calcul nécessaire. La présente invention a pour but de fournir un procédé et un dispositif de localisation ne présentant pas les inconvénients des dispositifs- connus. L'invention est simple, n'abtme pas les pièces et son prix est faible. Elle permet de faire une analyse du contour de la pièce y compris son identification. Le procédé selon l'invention est destiné à localiser des pièces dans un plan pour leur manipulation par un organe de préhension de robot et consiste à émettre un faisceau lumineux plan, à capter ce faisceau par un capteur -2- fournissant un signal Sl représentatif de l'intensité lumineuse du faisceau, à traiter ce signal par une unité électronique de traitement et il est caractérisé par le fait qu'il consiste à capter une seconde partie du faisceau par un second capteur fournissant un signal S2 représentatif de l'intensité lumineuse reçue, à amener une pièce dans le faisceau, à la faire pivoter autour de l'axe de l'organe de préhension, à calculer des valeurs combinées des signaux S1 et S2 de manière à déterminer des valeurs de position de la pièce par rapport à l'organe de préhension et à commander le robot en fonction de ces valeurs de position. Selon une caractéristique, le procédé consiste à calculer une valeur combinée S de Si et S2 égale à la somme desdits signaux à faire tourner l'organe de préhension jusqu'à ce que ladite somme S soit maximale ou minimale, à calculer une première fois la différence D desdits signaux pour déterminer une première information de position de la pièce, à calculer une seconde fois, après avoir fait tourner la pièce de 90 , ladite différence D pour déterminer une seconde information de position de la pièce. Le dispositif selon l'invention qui localise dans un plan des pièces pour leur manipulation par un organe de préhension de robot comporte un émetteur de faisceau lumineux plan coopérant avec un capteur linéaire de lumière recevant le faisceau plan et relié à une unité de traitement électronique et il est caractérisé par le fait que le capteur linéaire comprend deux photodétecteurs recevant chacun une partie du faisceau plan. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la suite de la description qui va suivre du procédé et de modes d'exécution du dispositif en faisant application, donnés uniquement à titre d'exemples et repré- sentés aux dessins annexes dans lesquels: -3 - - la figure 1 représente un schéma de principe du dispositif selon l'invention, - la figure 2 représente un schéma d'un premier mode de réali- sation d'émetteur de faisceau lumineux utilisé dans le dispo- sitif, - la figure 3 représente un schéma d'un second mode de réalisation d'émetteur de faisceau lumineux, - la figure 4 représente un premier mode de réalisation des capteurs de lumière utilisés dans le dispositif, - la figure 5 représente un second mode de réalisation des capteurs de lumière utilisés dans le dispositif, - la figure 6 représente la partie électronique du dispositif qui commande le robot équipé de l'organe de préhension, - la figure 7 est un graphique illustrant le fonctionnement du dispositif La figure 1 représente le schéma de principe du dispositif mettant en oeuvre le procédé selon l'invention. Le dispositif équipe un robot pourvu d'un organe de préhension 1 de robot qui sert à prendre des pièces 2 pour les déplacer dans un plan X-Y et perpendiculairement à X-Y suivant l'axe Z de manière à les positiotaer jusqu'à des endroits précis. Cet organe de préhen- sion 1 peut pivoter autour d'un axe 11 parallèle à Z. De préfé- rence, le plan X-Y est horizontal et l'organe de préhension se déplace selon un axe vertical. A titre indicatif, l'organe de préhension est constitué par une buse de préhension. Le dispositif comporte un ensemble d'émission de lumière 3 fournissant un faisceau lumineux 5 ou un rideau lumineux plan -4- dont les rayons sont parallèles au plan X-Y. Dans le mode de réalisation de la figure 2, l'émetteur 3 comporte une source lumineuse 31 émettant dans le domaine visible ou infrarouge et située au foyer de la lentille 32. Dans le mode de réalisation de l'émetteur de la figure 3, la source lumineuse 31 est une diode laser associée à une optique 33 élargissant le rayon laser et à une optique 34. L'émetteur 3 coopère avec un capteur linéaire de lumière 4 présentant deux éléments récepteurs photo-électriques (photodétecteurs) 41 et 42 qui reçoivent l'un et l'autre une partie du faisceau lumineux 5. Ils reçoivent chacun une partie du faisceau plan 5. Selon le mode de réalisation de la figure 4, deux photodétecteurs 41 et 42 (phototransistors, photodiodes) sont associés à une optique 43 séparant le faisceau 5 en deux demi-faisceaux, chaque demi-faisceau étant focalisé sur un photodétecteur. Dans le mode de réalisation de la figure 5, chaque photodétecteur 41 ou 42 est associé un faisceau de fibres optiques repéré respectivement 43 et 44 dont les extrémités recevant la lumière sont alignées dans le plan du faisceau 5. Les photodétecteurs 41 et 42 fournissent des signaux représentatifs de l'intensité lumineuse reçue à une unité électronique de traitement 6. Celle-ci comporte des - amplificateurs 61 et 62 qui, en entrée, reçoivent les signaux des photodétecteurs 41 et 42 et qui, en sortie, fournissent des signaux analogiques amplifiés à des convertisseurs analogiques-digitaux 63 et 64 respectivement. Les signaux de sortie des convertisseurs 63 et 64 sont envoyés à un circuit à microprocesseur 65 qui commande l'émetteur de lumière 3 par l'intermédiaire d'un circuit de puissance 14 et qui envoie par 67 des signaux de commande de la rotation 0 de l'organe de préhension 1 et envoie par 68 des signaux représentatifs de la position de la pièce 2 au robot. Le procédé selon l'invention comporte les étapes suivantes: - La pièce (2) est saisie par l'organe de préhension (1) et elle est amenée dans le faisceau, au centre de celui-ci. Le photodétecteur 41 fournit un signal S1 proportionnel à la quantité de lumière qu'il reçoit et de même le photodétecteur 42 fournit un signal S2 proportionnel à la quantité de lumière qu'il reçoit. - On calcule la somme S = S1 + S2 des signaux fournis par les photodétecteurs 41 et 42. - On fait pivoter l'organe de préhension 1 autour de l'axe 11 jusqu'à ce que le signal S = S1 + S2 soit maximal. Alors, l'axe de symétrie parallèle à la longueur (cas d'une pièce de forme rectangulaire) définit une première orientation de référence parallèle aux rayons lumineux. La figure 7 montre la courbe de variation du signal total S en fonction de l'orientation de la pièce avec le maximum principal 71. Cette méthode est valable dans une zone 72 correspondant à une erreur de prise de la pièce de + ou - 45 . En variante, on pourrait faire pivoter l'organe de préhension 1 jusqu'à ce que le signal S = S1 + S2 soit minimal. - Dans la première orientation de référence, on calcule la différence D = S1 - S2. Cette différence est directement proportionnelle au décalage de la pièce 2 par rapport à l'axe de l'organe de préhension 1 suivant l'un des axes de symétrie de la pièce (petit axe dans le cas o l'on oriente en fonction de S1 + S2). -6 - - On fait pivoter l'organe de préhension 1 de 90 , ce qui induit une rotation correspondante de la pièce 2. - On calcule de nouveau la différence D = Sl - S2. Cette seconde différence est directement proportionnelle au décalage de la pièce par rapport à l'axe de l'organe de préhension 1 selon le second axe de symétrie de la pièce (grand axe dans le cas o l'on oriente en fonction de Sl + S2). Le procédé ainsi décrit est mis en oeuvre par le dispositif décrit plus haut, en particulier par l'unité électronique de traitement 6. Les informations de décalage de la pièce 2 calculées par l'unité de traitement 6 sont utilisées par celle-ci pour commander les déplacements corrigés du robot muni de l'organe de préhension 1. L'unité à microprocesseur 6 est capable d'étalonner les capteurs afin de corriger les signaux en fonction des décalages de zéro et des variations de gain dues par exemple à des raisons thermiques ou de vieillissement et des défauts de linéarité des capteurs. Le procédé et le dispositif selon l'invention s'appliquent en particulier à une machine de report à plat de composants électroniques. - 7 - REVENDICATIONS 1 ) Procédé de localisation de pièces (2) dans un plan (X,Y) pour leur manipulation par un organe de préhension (1) de robot, consistant à émettre un faisceau lumineux (5), plan, à capter ce faisceau par un capteur (41) fournissant un signal S] représentatif de l'intensité lumineuse du faisceau, à traiter ce signal par une unité électronique de traitement (6), caractérisé par le fait qu'il consiste à capter une seconde partie du faisceau par un second capteur (42), fournissant un signal S2 représentatif de l'intensité lumineuse reçue, à amener une pièce (2) dans le faisceau, à la faire pivoter autour de l'axe (11) de l'organe de préhension (1), à calculer des valeurs combinées des signaux Si et S2 de manière à déterminer des valeurs de position de la pièce (2) par rapport à l'organe de préhension (1) et à commander le robot en fonction de ces valeurs de position. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à calculer une valeur combinée S de S1 et S2 égale à la somme desdits signaux à faire tourner l'organe de préhension jusqu'à ce que ladite somme S soit maximale ou minimale, à calculer une première fois la différence D desdits signaux pour déterminer une première information de position de la pièce (2), à calculer une seconde fois, après avoir fait tourner la pièce (2) de 90 , ladite différence D pour déterminer une seconde information de position de la pièce (2). 3 ) Dispositif de localisation dans un plan de pièces (2), pour leur manipulation par un organe de préhension (1) de robot, comportant un émetteur (3) d'un faisceau lumineux (5) plan coopérant avec un capteur linéaire (4) de lumière qui reçoit le faisceau plan (5) et est relié à une unité de traitement électronique (6), caractérisé par le fait que le capteur linéaire (4) comprend deux photodétecteurs (41, 42) recevant chacun une partie du faisceau plan. 4 ) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé par le fait que les photodétecteurs (41 et 42) sont associés à une optique (43) séparant le faisceau en deux demi-faisceaux. ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque photodétecteur (41 ou 42) est associé à un faisceau (43 ou 44) de fibres optiques. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'unité électronique de traitement (6) comporte un circuit à microprocesseur (65) recevant les signaux des photodétecteurs (41 et 42) et commandant l'émetteur de lumière (3) et le robot.