Brevet FR2704642A1 — publié le 19941104

"Dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur, et son application à un appareil de préhension de tels objets" La présente invention concerne un dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur, et plus particulièrement des bords d'objets souples de faible épaisseur tels que des peaux et cuirs, pouvant être empilés à plat ou sur un chevalet. L'invention concerne aussi un appareil de préhension, et notamment un appareil de désempilage, pour de tels objets et plus particulièrement pour des peaux et cuirs, comportant application de ce dispositif de détection des bords de tels objets. Dans l'industrie des peaux et du cuir, notamment en tannerie, les machines restent le plus souvent alimentées à la main, à partir de peaux ou cuirs empilés à plat ou sur un chevalet. Les manutentions manuelles de peaux et cuirs représentent un temps de travail, et un coût de main-d'oeuvre correspondant, importants et non directement productifs. L'explication de cette situation réside dans le fait qu'il n'existe pas deux peaux identiques, de même forme géométrique, ni de cuir parfaitement plat. Ainsi l'automatisation des opérations de prélèvement de peaux empilées reste difficile. En particulier, compte tenu des écarts de forme et de dimensions entre les peaux, il est difficile de garantir qu'un dispositif de prélèvement saisira la peau supérieure et uniquement cette peau, par exemple par aspiration, sans risquer de prélever aussi simultanément la peau suivante. Pour pouvoir prélever automatiquement des peaux empilées, en saisissant seulement la peau supérieure (de caractéristiques géométriques non connues à l'avance), il convient déjà de pouvoir reconnaître au moins un bord de cette peau, de manière à la saisir par le bord détecté, et à pouvoir ensuite l'entraîner par ce bord, au moyen d'un organe de préhension approprié. Une machine pour le prélèvement automatique de peaux ou similaires à partir d'une pile, connue par le brevet français NO 2603264, utilise une tête mobile qui est déplacée par rapport à la pile de peaux et qui est équipée d'une ventouse de succion, dont le profil et les perforations sont déterminés de telle sorte qu'en principe, seule la peau supérieure de la pile soit prélevée par son bord antérieur au cours du mouvement d'avance de la tête au-dessus de la pile. Une pince est ici associée à la ventouse, pour serrer et retenir le bord de la peau supérieure qui a été saisi par aspiration. Bien que répondant théoriquement au problème posé, ce dispositif connu comporte des inconvénients, et en particulier un manque de fiabilité. Ainsi, la détection des bords au moyen d'un organe aspirant ne convient pas pour des peaux poreuses, et une parfaite planéité des peaux est ici nécessaire, l'existence de plis ou de bords tombants pouvant perturber le fonctionnement du dispositif, ce qui exclut pratiquement toute possibilité de prélèvement de peaux empilées sur un chevalet. De plus, le dispositif du brevet précité implique obligatoirement des moyens d'aspiration du genre ventouse, reliés à une source de dépression, alors que dans certains cas il apparaît préférable d'utiliser des moyens de préhension des peaux d'un autre type, notamment par adhésion avec un dévidoir de ruban adhésif. Enfin, le fonctionnement du dispositif existant, nécessitant un contact mécanique entre la ventouse en mouvement et la peau, reste relativement lent. La présente invention vise à remédier à l'ensemble des inconvénients ci-dessus exposés, en fournissant un dispositif de détection des bords d'objets de faible épaisseur, plus particulièrement de peaux et cuirs empilés, fondé sur un principe nouveau supprimant tout contact avec les objets et compatible avec des objets de toutes qualités, même poreux, ainsi qu'avec tous types de moyens de préhension, pneumatiques ou autres, ce dispositif s'avèrant, dans tous les cas d'application, particulièrement fiable et rapide. A cet effet, le dispositif selon l'invention pour la détection des bords d'objets de faible dimension comprend au moins une tête mobile, apte à être déplacée au-dessus de ces objets dans un plan sensiblement parallèle à ceux-ci ou à une partie de ceux-ci, et porteuse de moyens optiques de télémétrie dirigés vers lesdits objets et aptes à mesurer la distance jusqu'à leur surface, lesdits moyens de télémètrie étant reliés à des moyens de traitement aptes à détecter une variation brusque et significative de la distance mesurée, qui correspond au bord d'un objet. Ainsi, la détection des bords s'effectue par un système optique, sans contact et indépendamment de tout moyen d'aspiration. Les télémètres actuellement disponibles s'avèrent insensibles à la brillance des peaux, même pour les peaux noires, et leur plage de mesure permet d'assurer une détection à une distance pouvant varier dans une large mesure, notamment sur les bords tombants des peaux. La rapidité mécanique du dispositif, associée à la rapidité des moyens de traitement, permet d'effectuer la recherche du bord d'une peau sur une course de 0,4 mètre en moins de 2 secondes. La solution technique proposée par l'invention est ainsi simple, directe et fiable ; toute variation brusque et significative de la distance mesurée par le télémètre permet de repérer, sans ambiguïté, le bord d'une peau. Une information est ainsi fournie, qui permet notamment de positionner ensuite un organe de préhension sur le bord détecté, ou de préférence légèrement en retrait de ce bord, en vue de prélever la peau dont le bord a été identifié, qui est la peau supérieure d'une pile, sans risquer de saisir une peau située au-dessous. Le principe de ce dispositif n'exige pas une planéité parfaite des objets, et ainsi un fonctionnement satisfaisant peut être obtenu aussi avec des peaux empilées sur un chevalet. Pour les applications de préhension, qui viennent d'être évoquées, le dispositif comprend avantageusement deux têtes mobiles, déplaçables selon des directions parallèles et porteuses, chacune, de moyens optiques de télémètrie ; de préférence, ces deux têtes mobiles forment, chacune, une tête de préhension munie aussi de moyens pour saisir, dans la région de son bord, un objet dont le bord a été détecté. Sur chaque tête, des moyens sont prévus pour l'abaissement et le relevage du télémètre correspondant, le télémètre étant ainsi abaissé lors de la phase de détection du bord d'une peau, puis relevé avant la phase de préhension de la peau. Les moyens de préhension comprennent eux-mêmes, pour chaque tête, un organe de soulèvement de l'objet, par aspiration, par succion ou par adhésion, et une pince mécanique permettant de maintenir fermement l'objet par son bord, notamment au cours d'opérations de transfert avec traction de cet objet. L'ensemble des moyens de préhension est avantageusement monté à l'extrémité d d'un bras oscillant, de manière que l'axe de la zone de prise soit autant que possible normal à la surface de la peau ou autre objet à prélever. En résumé, des télémètres fixés sur les têtes mobiles de préhension détectent le bord de la peau, de préférence en deux points, et cette reconnaissance optique commande ensuite le positionnement en ces points des mêmes têtes de préhension, venant alors saisir la peau pour la séparer de la pile et l'entraîner vers une machine. L'invention englobe aussi, en tant que tel, un appareil de préhension à d'objets de faible épaisseur, notamment un appareil de désempilage d'objets tels que peaux et cuirs et de transfert de ces objets vers une machine de tannerie à alimenter, comportant application du dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur précédemment défini, cet appareil de préhension comprenant deux têtes mobiles, déplaçables selon des directions parallèles et porteuses, chacune, de moyens de télémètrie et de moyens pour saisir, dans la région de son bord, un objet dont le bord a été détecté, lesdites têtes mobiles étant aptes à entraîner l'objet saisi vers un autre moyen de réception et d'entraînement de cet objet, tel qu'un tapis sans fin. I1 peut s'agir ici, notamment d'un tapis navette qui, tout en décrivant son mouvement habituel de tapis sans fin, est lui-même déplaçable dans son ensemble en translation sur une certaine course, entre la région de la pile de peaux à prélever, d'une part, et l'extrémité amont d'un tapis d'alimentation aboutissant à la machine à alimenter (voir brevet italien NO 1188012). De toute façon, l'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques seront mises en évidence, à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant des exemples de ce dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur, et de l'appareil de préhension de tels objets comportant application de ce dispositif. Figure 1 est un schéma de principe du dispositif selon la présente invention, pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur tels que des peaux ; Figure 2 est une vue en perspective d'un appareil de désempilage de peaux, comportant application du dispositif de figure 1 ; Figure 3 est une vue de côté, très schématique, de l'ensemble constitué par l'appareil de désempilage de figure 2 et par une machine alimentée à partir de cet appareil ; Figure 4 est une vue de côté d'une tête de préhension avec ventouse, appartenant à un appareil conforme à l'invention Figures 5, 6 et 7 sont des vues similaires à figure 4, illustrant diverses positions de la tête de préhension dans le cycle de fonctionnement de l'appareil ; Figure 8 illustre, à titre de variante, le principe de la préhension par ruban adhésif, également applicable dans le cadre de la présente invention. La figure 1 constitue un schéma de principe du dispositif selon l'invention. Des peaux 1 sont empilées sur un support horizontal 2. Ces peaux 1 n'étant pas toutes de même forme et dimension, leurs bords 3 (notamment ceux visibles du côté droit de la figure) se trouvent généralement décalés les uns par rapport aux autres, dans le sens longitudinal du support 2. Un télémètre 4 est déplacé horizontalement selon la flèche F, dans la direction longitudinale du support 2, au-dessus de la pile de peaux 1. Le télémètre 4 est luimême orienté, en ce qui concerne son axe de visée 5, vers la pile de peaux 1 et, plus particulièrement, vers la peau supérieure de cette pile. Ainsi, dans chaque position occupée par le télémètre 4 au cours de son mouvement de translation, celui-ci mesure la distance D, mesurée verticalement, entre ce télémètre 4 et la surface de la première peau 1 "vue". Comme indiqué dans la partie centrale de la figure 1, le télémètre 4 fournit ainsi à tout instant un signal D (tel qu'une tension électrique) représentatif de la distance mesurée, et fonction de la position longitudinale X de ce télémètre 4, donc fonction du temps. Chaque fois que l'axe de visée 5 du télémètre 4 rencontre le bord 3 d'une peau, le signal D subit une variation brusque, qui correspond au "gradin" ou à la "cassure" formé par ce bord de peau. Par contre, si une peau 1 possède une région de bord tombante, la variation du signal D est relativement lente dans cette région, et seule la rencontre du bord 3 proprement dit provoque une variation brusque de ce signal D. Ainsi, en reliant le télémètre 4 à une unité de traitement 6 conçue pour distinguer une variation lente du signal D d'une variation brusque de ce signal, il devient possible d'identifier les variations brusques qui correspondent, elles seules et nécessairement, au bord 3 d'une peau 1, et plus particulièrement de la peau 1 supérieure de la pile considérée. En pratique, comme l'illustre la partie inférieure de la figure 1, l'unité de traitement 6 peut déterminer la dérivée d, par rapport au temps t, du signal de distance D fourni par le télémètre 4. Tout "pic" de cette dérivée d, dépassant une valeur de seuil prédéterminée S, est significatif du bord 3 d'une peau 1. Par contre, les fluctuations de la dérivée d qui restent en deçà du seuil S, ne peuvent correspondre au bord d'une peau et ne sont pas retenues. Ainsi, la simple comparaison de la valeur de la dérivée d avec la valeur de seuil S permet de reconnaître les variations brusques qui correspondent aux bords 3 des peaux 1. Si nécessaire, l'unité de traitement 6 peut assurer des fonctions complémentaires, telles qu'un lissage de la courbe représentative des valeurs de la distance D mesurée par le télémètre 4, ou une pondération des valeurs de la dérivée d de cette distance D, ceci en vue d'une détection plus fiable. La reconnaissance de la position longitudinale instantanée X du télémètre 4, simultanément à la détection d'une variation brusque et significative de la distance D, permet un repérage précis de la position longitudinale du bord 3 de la peau 1 supérieure. Le principe de l'invention, qui vient d'être expliqué en considérant une mesure faite dans un seul plan vertical, peut naturellement être mis en oeuvre, de façon simultanée ou successive, dans deux plans verticaux parallèles, de manière à repérer deux points, distants l'un de l'autre, appartenant au bord 3 d'une peau 1 (ces deux points ayant des coordonnées X généralement distinctes, compte tenu de la forme irrégulière de la peau 1). Une telle application pratique, avec double détection est illustrée sur les figures 2 et 3, qui montrent dans son ensemble un appareil 7 de désempilage de peaux 1, et de transfert des peaux 1, une à une, vers une machine de tannerie "traversante" 8 dans laquelle ces peaux doivent être successivement engagées à plat pour subir une opération appropriée, la machine 8 étant par exemple une mesureuse, une pistoletteuse ou une satineuse. Les peaux 1 empilées reposent sur un plateau support horizontal 2, monté mobile verticalement sur le bâti 9 de l'appareil 7, de sorte que le sommet de la pile de peaux 1 est maintenu à un niveau sensiblement constant, au fur et à mesure du prélèvement des peaux au sommet de la pile. Sur la partie supérieure du bâti 9 de l'appareil de désempilage 7 est monté mobile, horizontalement et en direction longitudinale un chariot 10 qui supporte deux têtes mobiles 11 de détection des bords et de préhension, l'écartement des deux têtes 11 (en direction transversale) étant réglable pour tenir compte de la largeur des peaux 1. Chaque tête 11 est elle-même déplaçable horizontalement, en direction longitudinale, sous la commande d'un vérin d'avance, équipé d'un codeur. Chaque tête de détection et de préhension 11 comporte, d'une part, un télémètre 4 et, d'autre part, des moyens de préhension, capables de saisir une peau 1, dans la région de son bord 3 détecté au moyen du télémètre 4. Comme le montrent notamment les figures 4 à 7, le télémètre 4 est monté à l'extrémité d'un bras support 12, monté pivotant et permettant ainsi d'abaisser ce télémètre 4 dans la phase de détection du bord 3 d'une peau 1 (voir figure 5), puis de le relever pour ne pas entraver le fonctionnement des moyens de préhension (voir figures 6 et 7). Ces moyens de préhension comprennent eux-mêmes, dans une première forme de réalisation, une ventouse 13 reliée à une source de vide ou de dépression, et une pince de maintien mécanique 14, avec des mâchoires respectivement fixes et mobiles. La ventouse 13 et la pince 14 sont montées à l'extrémité d'un bras oscillant 15, l'agencement étant tel que l'axe de la zone de prise, ici l'axe 16 de la ventouse 13, soit sensiblement normal à la surface de la peau 1 à prélever, en position active (figure 6). Dans une variante, illustrée partiellement par la figure 8, les moyens de préhension de chaque tête 11 comprennent un dispositif d'adhésion, connu en soi, toujours associé à une pince de maintien mécanique 14. Le dispositif d'adhésion comprend lui-même un ruban adhésif 17, se déroulant d'un premier rouleau 18, passant sur un galet de renvoi 19 ou autre guide équivalent, et s'enroulant de nouveau sur un dernier rouleau 20. La partie active du ruban adhésif 17 est, à chaque instant, sa partie passant momentanément sur le galet de renvoi 19, qui vient tangenter le plan de prise des peaux. L'utilisation de ventouses 13 donne de bons résultats avec les peaux 1 humides ou sèches, et non poreuses, en particulier si les ventouses 13 sont positionnées près du bord 3 d'une peau. Le ruban adhésif 17 donne de très bons résultats dans les cas où les ventouses atteignent leurs limites d'utilisation, à savoir avec les peaux poreuses et sèches, du type "velours". Compte tenu de cette complémentarité des deux solutions envisagées, on peut concevoir, avantageusement, un dispositif polyvalent, c'est-à-dire avec ventouses ou ruban adhésif utilisables au choix selon la porosité des peaux. Dans tous les cas, le montage pivotant des moyens de préhension leur permet d'atteindre la région du bord 3 d'une peau 1 à prélever selon une orientation normale à la surface de la peau, y compris dans le cas d'un bord tombant comme l'illustre la figure 6. Le cycle de détection et de préhension, effectué par l'appareil de désempilage 7 précédemment décrit, est le suivant - Les télémètres 4 des deux têtes 11 de détection des bords et de préhension sont abaissés (passage de la position de la figure 4 à la position de la figure 5). - Les deux têtes 11 sont déplacées dans le sens longitudinal, à vitesse rapide, au-dessus de la pile de peaux 1. - L'unité de traitement 6 enregistre en continu, au cours du déplacement des têtes 11, la distance D qui sépare les deux télémètres 4 de la surface supérieure de la pile, et elle détermine les variations de cette distance D. - Dès que l'unité de traitement 6 constate, sur une tête 11, une variation brusque de la distance D, correspondant nécessairement à un point du bord 3 de la peau 1 supérieure, elle émet un signal commandant la mémorisation de la valeur X donnée par le codeur associé au vérin d'avance de la tête 11 concernée. Simultanément, la vitesse de déplacement est ralentie, et le télémètre 4 concerné est relevé. - La même séquence est répétée pour l'autre tête 11, équipée du second télémètre 4. - Une fois que deux points du bord 3 de la peau 1 supérieure ont été ainsi détectés, les positions de ces points, mises en mémoire, sont exploitées pour positionner les deux têtes 11 respectivement à proximité de ces deux points, mais légèrement en retrait du bord 3 de ladite peau 1. - Les deux têtes 11 interviennent alors, par leurs moyens de préhension respectifs, pour prélever et saisir la peau 1 supérieure à proximité de ces deux points, légèrement en retrait du bord 3 comme il vient d'être indiqué : après abaissement des bras 15, les ventouses 13 sont activées (voir figure 6), puis les bras 15 sont relevés et les pinces 14 sont fermées (voir figures 3 et 7). Les mouvements des têtes 11 sont pilotés par un automate, distinct de l'unité de traitement 6 qui assure ici, seulement, le repérage de deux points du bord 3 de la peau 1 supérieure. Dans l'exemple d'application ici illustré, l'appareil de désempilage 7 assure l'alimentation en peaux de la machine 8 par l'intermédiaire d'un ensemble de transfert comprenant au moins deux tapis sans fin 21 et 22. Le premier tapis 21, appelé "tapis navette", est animé d'un mouvement de va-et-vient en direction longitudinale, sur une certaine course C. En position reculée, il s'introduit entre la peau 1 saisie et soulevée par les têtes 11, d'une part, et le sommet de la pile de peaux 1 restées sur l'appareil 7, d'autre part. En fin de course arrière, le tapis navette 21 vient en contact avec un rouleau fou 23, ce qui a pour effet de pincer la peau 1 saisie et de l'obliger à monter sur ce tapis. Le tapis navette 21 comporte avantageusement des bandes divergentes, qui assurent l'étalement de la peau 1, afin de la défroisser. Le second tapis sans fin 22 amène la peau 1 sur le tapis d'entrée 24 de la machine 8 alimentée. Des cellules photoélectriques, respectivement 25,26 et 27, disposées au niveau de chacun des tapis 21,22 et 24, permettent de contrôler la présence et le bon positionnement de la peau 1. Des différences voulues de hauteur et de vitesse, entre les tapis successifs 21,22 et 24, contribuent également au défroissage de la peau 1. Le fonctionnement des tapis 21,22 et 24 est synchronisé avec celui de l'appareil de désempilage 7. Dès qu'une peau 1 (précédemment la peau supérieure de la pile) est correctement évacuée, l'appareil de désempilage 7 se trouve prêt à décrire un nouveau cycle de détection et de préhension, identique à celui précédemment décrit, mais concernant la peau 1 suivante (devenue la nouvelle peau supérieure de la pile). Entre deux cycles successifs, le plateau support 2 est légèrement relevé, de manière à ce que la nouvelle peau supérieure soit amenée au même niveau que la peau précédemment prélevée, et ainsi de suite... Il va de soi que l'invention ne se limite pas aux seules formes d'exécution de ce dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur, et de l'appareil de préhension de tels objets comportant application de ce dispositif, qui ont été décrites cidessus à titre d'exemples ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. Ainsi, l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention - par des modifications constructives, concernant les moyens de préhension ; - par des modifications des moyens de transfert des peaux ou autres objets, en fonction de la machine à alimenter ; - par une adaptation au prélèvement de peaux ou autres objets empilés non pas à plat, mais sur un chevalet. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur, et plus particulièrement des bords (3) d'objets souples (1) tels que des peaux et cuirs, pouvant être empilés, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une tête mobile (11), apte à être déplacée au-dessus de ces objets (1) dans un plan sensiblement parallèle à ceux-ci ou à une partie de ceux-ci, et porteuse de moyens optiques de télémétrie (4) dirigés vers lesdits objets (1) et aptes à mesurer la distance (D) jusqu'à leur surface, lesdits moyens de télémétrie (4) étant reliés à des moyens de traitement (6) aptes à détecter une variation brusque et significative de la distance (D) mesurée qui correspond au bord (3) d'un objet (1). 2. Dispositif pour la détection de bords d'objets de faible épaisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement (6) sont prévus pour déterminer la dérivée (d) du signal de distance (D) fourni par un télémètre (4), la comparaison de la valeur de cette dérivée (d) avec une valeur de seuil (S) prédéterminée permettant de reconnaître les variations brusques qui correspondent aux bords (3) des objets (1). 3. Dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend deux têtes mobiles (11), déplaçables selon des directions parallèles et porteuses, chacune, de moyens optiques de télémétrie (4). 4. Dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les deux têtes mobiles (11) précitées forment, chacune, une tête de préhension munie aussi de moyens (13 à 20) pour saisir, dans la région de son bord (3), un objet (1) dont le bord (3) a été détecté. 5. Dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que, sur la ou chaque tête mobile (11), des moyens (12) sont prévus pour l'abaissement et le relevage du télémètre (4) correspondant. 6. Dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de préhension, portés par les deux têtes mobiles (11) pourvues de moyens de télémètrie (4), comprennent pour chaque tête (11) un organe (13,17) de soulèvement de l'objet, par aspiration, par succion ou par adhésion, et une pince mécanique (14) de maintien de l'objet (1) par son bord (3). 7. Dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'ensemble des moyens de préhension (13 à 20) est monté à l'extrémité d'un bras oscillant (15), de manière que l'axe (16) de la zone de prise soit sensiblement normal à la surface de l'objet (1) à prélever. 8. Appareil de préhension d'objets de faible épaisseur, notamment appareil de désempilage d'objets (1) tels que peaux et cuirs et de transfert de ces objets (1) vers une machine de tannerie (8), comportant application du dispositif pour la détection des bords d'objets de faible épaisseur selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend deux têtes mobiles (11), déplaçables selon des directions parallèles et porteuses, chacune, de moyens de télémétrie (6) et de moyens pour saisir, dans la région de son bord (3), un objet (1) dont le bord (3) a été détecté, lesdites têtes mobiles (11) étant aptes à entraîner l'objet (1) saisi vers un autre moyen de réception et d'entraînement de cet objet (1), tel qu'un tapis sans fin (21,22,24).