Brevet FR2623679A1 — publié le 19890526

L'invention concerne l inspection'd un lot de colis. par exemple placés sur. ou dans un support (palette. caisse-palette. container. - -. ) en vue de déterminer les positions des colis dans l'espace puis par exemple d'en commander le demantèlement, éventuellement par un robot de dèpalettisation muni d'une main de préhension. Une telle inspection du lot de colis est nécessaire avant toute saisie pour distinguer ceux des colis qui sont directement accessibles de ceux qui sont moins facilement accessibles, soit qu'ils appartiennent a la couche supérieure du lot de colis en étant entouré de tous cotes par d'autres colis. soit surtout qu ils appartiennent a une couche inférieure. Un bon contrôle des opérations de démantélement de ce lot de colis suppose en effet l'acquisition des coordonnées des différents colis pour permettre de programmer en conséquence les mouvements successifs de la main de préhension. Pour des raisons de productivité, des développements récents dans le domaine de la dépalettisation (d un ou plusieurs lots de colis homogènes ou hétérogènes simultanementl ont visé une saisie automatique de ces coordonnées. sans intervention humaine directe Le brevet français 81 17158 publié sous le numéro 2.512.357 a ainsi proposé de reconnaitre les colis appartenant à la couche supérieure d'un empilement de colis par repérage. à l'aide d'un système d'inspection fixe surplombant le lot de colis. des colis dont la face supérieure (si tous les colis ont des faces supérieures identiques) ou dont une cible (si tous-les.colis portent des cibles identiques) a une taille apparente maximale. Dans ce brevet. le système dtinspection considéré est une caméra vidéo. Cette solution. complétée par des moyens d'analyse d'image appropriés. donne satisfaction mais impose un court important et un traitement informatique complexe. L'invention vise la constitution de l'image d'un lot de colis d une manière plus simple. moins couteuse et plus rapide. Il existe bien des systèmes divers de reconnaissance de formes et d'analyse d images. qui sont actuellement utilisés pour contrôler des dimensions de piéces sous éclairage constant et à distance constante. Cependant, compte tenu de la taille du volume à inspecter pour le démantèlement d'un ou plusieurs lots de colis tel qu'une palette (en pratique un volume de 1.2 m x 1.2 m x 2 m) et de la précision souhaitée. aucun de ces système s de reconnaissance ne permet de répondre de manière satisfaisante au problème posé ci-dessus dans son ensemble. Pour pallier cette carence, l'invention propose un dispositif d inspection d'un lot de colis en vue de son démantèlement. comportant un système de saisie d image et un système de traitement d'image, comportant une caméra linéaire disposée selon une première direction portée par un chariot mobile vis à vis d'un bàti parallèlement à une face du lot de colis selon une seconde direction distincte de la première direction. la vitesse de déplacement du chariot vis à vis du bâti étant prise en compte par un calculateur qui. a. partir des lignes d'observation successives de la caméra linéaire constitue une image virtuelle du lot de colis.Un système d'eclairage est avantageusement prévu pour éviter des variations d#éclairage ambiant : celui-ci devient cependant inutile Si l#éclairage ambiant est uniforme. Selon des caractéristiques préférées de l invention : - ledit chariot est mobile au-dessus du lot de colis et les première et seconde directions sont horizontales ; en variante on peut inspecter un lot de colis par un cote voire à la fois sur le dessus et sur un côté dans certains cas particuliers (par exemple empilements de colis allongés disposés cote à cote et inspectés de front) - les première et seconde directions horizontales sont perpendiculaires - le chariot portant la caméra linéaire est solidaire d un élément mobile d un robot fixe ou mobile de palettîsationidépalettisation. cet élément étant mobile horizontalement en translation - ce chariot est lié en translation à la main de préhension que comporte ce robot - lbrsque la caméra est portée par un robot. celui-ci peut âtre aussi bien du type à bras en porte-à-faux que du type robot-portique. ou de tout autre type de robot à coordonnées cartésiennes. t invention propose aussi un robot de dèpalettisation fixe ou mobile comportant une colonne verticale mobile horizontalement en translation sur un socle fixe ou mobile. un bras horizontal perpendiculaire à cette colonne et mobile verticalement en translation le long de cette colonne. et une main de préhension mobile en translation le long de ce bras. comportant une caméra linéaire disposée selon une première direction horizontale sur un chariot mobile vis à vis du socle selon une seconde direction horizontale distincte de la première direction. å cette caméra étant associé un calculateur adapté i partir des lignes d observation successives relevées par la caméra linéaire et de la vitesse de déplacement du chariot par rapport au socle; à constituer une image virtuelle d un lot de colis disposé sous la caméra, ainsi qu'un système de traitement d'images connecté au calculateur De manière avantageuse ce dispositif comporte en outre un système d'éclairage de préférence fixe vis à vis du chariot Selon des dispositions préférées de l'invention - la seconde direction horizontale est perpendiculaire au bras. - la première direction horizontale, perpendiculaire à la seconde direction horizontale est parallèle au bras, - le chariot portant la camera linéaire est entrainé en translation horizontale par la colonne portant le bras, - le chariot est lié à la main de préhension. Des objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple illustratif non limitatif en regard du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue en perspective d'un robot fixer de palettisation#dèpalettisation équipé d'un système d'inspection conforme à l'invention. et - la figure 2 est une vue en perspective d'un robot mobile de palettisation/depalettisation destiné à la préparation de commandes, également équipé de ce système d'inspection. Ce robot, désigné dans son ensemble par la référence 1. comporte un socle fixe 2 muni d'un rail 2A sur lequel se déplace horizontalement selon un axe X-X. une colonne 3 qui porte elle-méme un bras horizontal 4 perpendiculaire au rail 2A et mobile verticalement lelong de cette colonne selon un axe Z-Z'. Sur ce bras est monté un chariot 5. mobile horizontalement selon un troisième axe "-Y' , vis à vis duquel une main 6 de préhension de qlis vient en saillie vers le bas. Cette main est avantageusement adaptée à-- tourner vis à vis du chariot 5 autour d'un axe vertical Z-Z . Ce bras est destiné à se déplacer au-dessus d'un lot 7 de colis 8. identiques (ou munis tous d'étiquettes identiques formant des cibles par contraste par rapport auv colis). Il peut même s'agir de colis sans étiquettes, pouvant avoir des dimensions différentes, du moment que ces dimensions possibles sopient toutes préalablement connues. Ces colis 8 sont ici empilés par couches superposées sur une palette 9. Selon l'invention. ce robot porte une caméra linéaire 10. de préférence orientée parallèlement à l'axe Y-Y' du bras 4 et adaptee à se déplacer transversalement à elle-meme, parallèlement à l'axe X-X' . un calculateur connecté à cette camera et recevant un signal représentatif du mouvement de la caméra 10 par rapport au socle 2 et un système de traitement'd images ainsi que, de préférence. un système d'éclairage 11 assurant un éclairage uniforme des colis. Dans l'exemple considéré le calculateur et le système de traitement d'images sont combinés au sein d'un ordinateur t2 muni d'un clavier de commande 13 et d'un écran de visualisation 14 adapte à visualiser l'image du lot de colis ou, après traitement, une image de la couche supérieure de colis. Cet ordinateur est avantageusement connecte en outre à l'ensemble du robot pour en commander le fonctionnement en dépalettisation. De manière préférée, la caméra 10 et le système d'éclairage sont porte par le chariot S qui porte la main de préhension 6. Selon une variante non représentée, le système d'éclairage est porté par le bras Le dispositif 1- de la figure 2 se distingue de celui de la figure %'par le fait que son socle 2' est lui-meme mobile, sur des rails ici parallèles à l'axe X-X', pour permettre la prise ou la pose de colis dansdivers lots 7A. 78 et TC. La caméra linéaire 10 est du type à capteur CCD avec un nombre de pixels supérieur à un millier, La caméra est placée de façon à acquérir une suite de lignes constituées de points. dont les éclairages varient Cet ensemble de lignes constitue l'image virtuelle de la couche. Il faut noter que le grand nombre de pixels de ce type de caméra permet une grande discrétisation de ce qui constitue l'image mémorisée de la couche et qu'il n'est pas nécessaire de mettre de cible sur les colis. Une fois reconstituée par le calculateur à partir de n lignes relevées successivement par la caméra ID. et mémorisée, ce que l'on peut appeler l'image virtuelle de la couche est traitée par plusieurs algorithmes de tout type approprié de façon à sortir les coordonnées des différents colis dans l'espace. Les coordonnées sont stockées sous forme de fichiers directement exploitables par un robot pour des applications de dépalettisation (d'un ou plusieurs lots), de préparation de commande ou tout autre besoin. On appréciera que l'invention permet d'acquérir automatiquement la localisation de colis dans l'espace pour des applications de dépalettisationlpréparation de commande ou dégroupage de colis, en automatique. L'intérêt de l'invention est de rajouter, sur le robot indispensable à la manutention des colis, une caméra et ses systèmes d'éclairage et de traitement et d'utiliser ce robot pour déplacer la caméra selon l'axe le plus favorable et d'acquérir l'image virtuelle de chaque couche. Ceci n'implique aucun cout supplémentaire pour le déplacement de la caméra linéaire mise en oeuvre selon l invention k invention ne nécessite pas de focale variable sur l'objectif de la caméra. Pendant la phase de balayage. qui peut se faire en temps masque la caméra acquiert n lignes, chacune constituée de pixels plus ou moins éclairés. Ces données sont stockées dans le calculateur ainsi que les éléments de référence nécessaires au traitement défini, à savoir r dimensions des colis ou pièces. niveau supérieur des colis. Un algorithme permet d'extraire les positions des pixels ou s'effectuent les transitions entre différentes zones d'éclairage. Un autre algorithme permet de reconsttuire en comparant les transitions avec l'élément de référence, les positions et orientations des colis ou pièces. Des logiciels supplementaires doivent bien sur tenir compte des irrégularités d'éclairage, de déformation de l objectif et d'irrégularités de déplacement de la caméra. En pratique, la caméra est amenée, pour chaque phase d'inspection, à une hauteur prédéterminée. Une fois ces informations traitées, il en est extrait un fichier directement transformable en mouvements du robot, ou bien visualisable sur écran de micro-ordinateur. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent âtre proposées par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi par exemple. la caméra et son système d'éclairage peuvent être adaptés sur le robot indépendamment du bras, par exemple sur le socle 2. Le système d'êclairage peut aussi titre seul porté par le socle tandis quel la caméra est portée par le chariot S. L'ensemble du système d'inspection 1 11 12 peut méme être porté par un bâti entierement indépendant du robot.Dans la configuration de la figure 2 le mouvement de la caméra linéaire- au-dessus des lots de colis peut âtre obtenu par un mouvement du socle mobile 2 sur ses rails A titre d'exemple un organigramme simplifié du fonctionnement du système représenté peut se résumer comme suit - stockage de paramètres d'information et de traitement - détection du besoin de reconnaître une couche - acquisition d'éléments de référence - acquisition de l'image virtuelle du lot de colis avec mouvement du robot - transmission et mémorisation des données - traitement informatique et élaboration d'une image de la couche supérieure - création d'un fichier de coordonnées associé à cette couche - au choix : stockage du fichier, visualisation sur écran, ou commande du robot à des fins de dépalettîsation de la couche. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'inspection d'un lot de colis en vue notamment de son démantèlement, comportant un système de saisie d'image et un système de traitement d'image (12), caractérisé en ce que le systeme de saisie d'images comporte une caméra linéaire (10) disposée selon une première direction portée par un chariot mobile (5), parallèlement à une face du lot de colis, vis à vis d'un bâti selon une direction distincte de la première direction, la vitesse de déplacement du chariot vis à vis du bâti étant prise en compte par un calculateur (12) qui, a partir des lignes d'observations successives de la caméra lineaiie constitue une image virtuelle du lot de colis. 2. Dispositif d'inspection selon la revendication 1. caractérisé en ce que, ledit chariot (5) est mobile au-dessus du lot de colis et les première et seconde directions sont horizontales. 3. Dispositif selon la revendication 2. caractérisé en ce que les première et seconde directions horizontales sont perpendiculaires 4 Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé en ce que le chariot (5) portant la caméra linéaire (10) est solidaire d'un élément (5) d'un robot de palettisation#dèpalettisation (1, I' > , qui est mobile horizontalement en translation 5.Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que ce chariot (5) est lié en translation à la main de préhension (6) que comporte ce robot (1) 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 a 5 caractérisé en ce qu'il comporte un système d'éclairage (11). 7 Robot de dépalettisation comportant une colonne verticale (3) mobile horizontalement en translation sur un socle (2, 2' > fixe ou mobile, un bras horizontal (4) perpendiculaire à cette colonne et mobile verticalement en translation le long de cette colonne, et une main de préhension (fi) mobile en translation le long de ce haras caractérisé en ce qu'il comporte une caméra linéaire (10) disposée selon une première direction horizontale sur un chariot (S) mobile vis à vis du socle selon une seconde direction horizontale distincte de la première direction, à cette caméra étant associé un calculateur (12) adapte, a partir des lignes d'observation successives relevées par la camera linéaire (10) et de la vitesse de déplacement du chariot par rapport au socle, a constituer une image virtuelle d'un lot (7) de colis disposé sous la caméra, ainsi qu'un système de traitement d'images (12). 8. Robot de depalettisation selon la revendication 7 caractérisé en ce que la seconde direction horizontale est perpendiculaire au bras (4) 9 Robot de dépalettisation selon la revendication 8 caractérisé en ce que la première direction horizontale perpendiculaire à la seconde direction horizontale, est parallèle au bras 14). 10. Robot de dépalettisation selon la revendication 8 ou la revendication 9 caractérisé en ce que le chariot (5) portant la caméra linéaire (10) est entraîné en translation horizontale par le bras (4). 1 1. Robot de depaalettisation selon la revendication 10. caractérisé en ce que le chariot (5) est lié à la main de préhension (6). 12. Robot de dépalettisation selon l'une quelconque des revendications 7 à 11. caractérisé en ce qu'il comporte un système d'éclairage (11). 13. Robot de dépalettisation selon la revendication 12. caractérisé en ce que le système d'éclairage est fixe vis à vis du chariot.