Brevet FR2765131A1 — publié le 19981231

La présente invention concerne un procédé de manutention d'une pièce disposée dans un poste d'attente ou de stockage vers un poste de traitement o elle doit être mise en place de manière précise. 5 Dans de nombreuses unités de fabrication, d'usi- nage ou d'assemblage, il est nécessaire de déplacer une pièce à traiter depuis un poste o elle est en attente, par exemple un poste de stockage initial ou intermédiaire, vers un poste o elle doit être traitée. La mise en place de chaque pièce au poste de traitement s'accompagne d'une mise en référence de celle-ci dans le poste de traitement afin que les outils de traitement dont les déplacements sont repérés et contrôlés dans le repère du poste de traitement puissent agir correctement sur la pièce. Dans le cas o le poste de traitement est fixe, par exemple, il existe deux possibilités pour garantir cette mise en référence. La première consiste à présenter la pièce au poste d'attente ou de stockage dans une position déterminée et connue dans le référentiel du poste de traitement et à lui faire parcourir une trajectoire fixe entre cette position initiale et sa position finale au poste de traitement, au moyen d'un automate de manutention. La position finale est alors une fonction univoque de la position initiale donc toujours identique d'une pièce à l'autre puisque la position initiale est par hypothèse invariable. Il convient alors d'équiper le poste d'attente de moyens de calage contre lesquels la pièce doit être taquée pour garantir les coordonnées de la position de départ. La seconde possibilité consiste à tolérer une incertitude quant à la position de départ, ce qui permet de simplifier ce poste, et à procéder dans le poste de traitement à une mise en référence de la pièce par une reprise de celle-ci au moyen d'organes de taquage dont le poste est équipé. Chaque méthode demande une étape et des moyens de mise en référence qui pénalisent le coût de fabrication par le besoin d'équipements de calage et un temps de cycle long. Il existe également le cas o le poste de traitement n'est pas tout-à-fait invariable: sa position n'est connue qu'à une incertitude près. On citera par exemple le cas o le poste de traitement est constitué par l'encadre- ment de la baie avant d'une caisse de véhicule qu'il faut équiper d'un pare-brise; la position de cette baie dépend de l'incertitude de la position de la caisse dans le poste fixe et des tolérances dimensionnelles admises dans une structure de caisse de véhicule. Par la présente invention, on propose un procédé dans lequel la mise en référence de la pièce dans le repère du poste de traitement est réalisée sans équipements particuliers de l'un ou l'autre des postes et en temps masqué pendant son passage d'un poste à l'autre. Bien entendu, ce résultat sera atteint à condition que l'outil assurant le transfert d'un poste à l'autre soit de préci- sion suffisante. A cet effet, l'invention a donc pour objet un procédé de manutention d'une pièce depuis un poste d'at- tente vers un poste de traitement, la position de certains points singuliers de la pièce dans le poste d'attente étant connue avec une incertitude autour d'une position de référence dans un référentiel fixe et la pièce devant être reçue par des moyens du poste de traitement dont la position de certains points singuliers est connue avec une incertitude autour d'une position de référence dans le même référentiel, dans lequel on utilise un automate préhenseur programmé de manière à décrire alternativement des trajec- toires entre deux extrémités de coordonnées connues par rapport aux positions de référence susdites, cet automate étant équipé de capteurs susceptibles de repérer les écarts entre la position réelle des points singuliers de la pièce et ceux du poste de traitement et l'extrémité connue correspondante de la trajectoire, on détermine l'écart entre la position réelle des points singuliers de la pièce respectivement du poste de traitement et l'extrémité connue correspondante de la trajectoire et on fait décrire au préhenseur, après avoir pris en charge la pièce, une trajectoire réelle corrigée en fonction des écarts repérés de manière à modifier les coordonnées de son extrémité au droit du poste de traitement, pour faire coïncider la pièce avec les moyens de réception appartenant au poste de traitement. Les points singuliers d'une pièce peuvent être formés par certains angles de celle-ci ou des encoches appropriées, ce qui sera le cas par exemple si les pièces sont des tôles découpées pour former des flancs d'emboutis- sage. De même les points singuliers d'un poste de traite- ment seront constitués par tout élément, relief, encoche, marque colorée... lié à ce poste, celui-ci pouvant s'enten- dre comme une zone de réception sur un ensemble dans le poste devant recevoir la pièce. Les capteurs seront choisis pour être capables d'un balayage d'une zone déterminée à l'intérieur de laquelle ils pourront procéder au repérage d'un point singulier par rapport à une position de référence. La capacité de balayage des capteurs sera adaptée à la plage d'incertitude de la position de la pièce ou du poste d'attente. On pourra prévoir deux types de capteurs, l'un affecté au repérage des points singuliers de la pièce à transporter, et l'autre affecté au repérage des points singuliers du poste de traitement. Dans le cas particulier o les pièces à déplacer sont fournies en piles au poste d'attente, on adopte comme position de référence pour la pile considérée dans le poste d'attente, la position de la première pièce de la pile repérée dans le référentiel fixe. Ceci est avantageux car l'incertitude de la position de la pile dans le poste d'attente est plus grande que celle de la position des pièces les unes par rapport aux autres dans la pile; il est ainsi possible d'équiper le préhenseur de capteurs à capacité de balayage plus limitée et donc moins coûteux que s'il avait fallu à ces capteurs prendre en compte une zone d'incertitude impor- tante du fait de l'imprécision élevée du placement des piles de pièces au poste d'attente. Dans certaines applications les moyens de récep- tion de la pièce au poste de traitement sont fixes et leur position constitue la position de référence de ces moyens dans le référentiel fixe. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre de deux manières différentes. Dans une première variante les coordonnées connues des extrémités de chaque trajectoire du préhenseur sont invariables d'une trajectoire à l'autre et correspon- dent à des positions du préhenseur telles qu'au droit du poste d'attente, ces points singuliers d'une pièce dans sa position de référence seraient repérés par les capteurs à écart nul et qu'au droit du poste de traitement les points singuliers des moyens de réception de ce poste dans leur position de référence seraient repérés à écart nul par les capteurs. Ces extrémités de trajectoire peuvent par exemple être celles qui sont programmées à l'origine pour les mouvements du préhenseur. Dans une autre variante de réalisation, les coordonnées connues des extrémités de chaque trajectoire du préhenseur sont variables d'une trajectoire à l'autre et telles que les points singuliers de la pièce précédente au poste d'attente et ceux du poste de traitement dans leur position de réception de cette pièce précédente auraient été vus par les capteurs du préhenseur à écart nul. Cette variante de réalisation est intéressante au cas o, les pièces étant disposées en piles au poste d'attente, le décalage entre les deux pièces les plus écartées l'une de l'autre de la pile est supérieur à la capacité de balayage des capteurs embarqués par le préhen- seur alors que le décalage existant entre deux pièces successives de la pile est compris dans la capacité de balayage des capteurs. On notera enfin que si la position de chaque pièce au poste d'attente est invariable, la phase de détermination de l'écart entre la position réelle des points singuliers de cette pièce et l'extrémité connue de la trajectoire au droit de ce poste d'attente est suppri- mée. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention ressortiront de la description donnée ci-après d'un mode de réalisation. Il sera fait référence au dessin annexé qui, par une figure unique, illustre schématiquement la mise en oeuvre du procédé de l'invention. A la figure, on a représenté un poste d'attente 1 et un poste de traitement 2. Le poste d'attente 1 est destiné à supporter une pièce 3, comportant par exemple trois points singuliers 31, 32, 33 situés chacun à l'inté- rieur d'une zone d'incertitude 4, 5 et 6. Le poste de traitement 2 comporte également trois points singuliers 21, 22, 23 chacun situé dans une zone d'incertitude 7, 8 et 9. Un automate 10 de manutention, par exemple un robot à cinq ou six degrés de liberté, possède une main de préhension 11 capable d'être placée successivement à l'aplomb du poste 1 et à l'aplomb du poste 2. Cette main de préhension comporte, dans le cas de la figure, trois capteurs 12, 13 et 14. Ce robot est programmé pour pouvoir parcourir alternativement une trajectoire initiale TO qui possède un point d'extrémité P1 à l'aplomb du poste d'attente 1 et un point d'extrémité P2 à l'aplomb du poste de traitement 2. Ces points d'extrémités sont connus dans un référentiel fixe. Les capteurs 12, 13 et 14 sont respec- tivement capables de repérer les points singuliers d'une pièce présente dans les zones d'incertitude 31, 32 et 33 et de déterminer les coordonnées de ces points par rapport à une position de référence, par exemple le centre de cette zone qui correspond à la position théorique des pièces dans le poste d'attente prise en compte dans la programmation de la trajectoire TO. Ce repérage peut être réalisé pendant la trajectoire en charge puisque la position de la pièce par rapport aux capteurs ne varie pas pendant cette trajectoi- re. Lorsque le préhenseur est au point P2 d'extrémité de sa trajectoire à l'aplomb du poste de traitement 2, les capteurs 12, 13 et 14 sont capables de déterminer la position des points singuliers 21, 22 et 23 de ce poste de traitement. La trajectoire TO initiale du préhenseur est celle qui permet de faire passer une pièce 3 située au poste 1, dans une position telle que ses points singuliers sont détectés à écart nul par rapport à la position de référence des capteurs 12, 13 et 14, dans le poste de traitement 2 dont les points singuliers sont dans une position correspondant également à la position de référence des capteurs 12, 13 et 14 de sorte que la pièce 3 déchargée dans le poste de traitement 2 est exactement dans la position qui convient pour subir son traitement. Mais comme dans la pratique les points singuliers de la pièce et/ou les points singuliers du poste de traitement 2 ne sont pas dans une position qui permettrait un transfert de la pièce vers le poste de traitement uniquement le long de la trajectoire théorique du préhen- seur, il est nécessaire de procéder à des corrections comme expliqué ci-dessous.35 Dans une première application on supposera que le poste de traitement 2 est parfaitement fixe dans l'instal- lation et que ses points singuliers 21, 22, 23 coïncident exactement avec la position de référence des capteurs 12, 13 et 14 lorsque le préhenseur est à l'extrémité P2 de sa trajectoire initiale. Ce cas d'application est notamment celui d'une pièce 3, déposée dans le poste d'attente 1 avec une incertitude quant à sa position, qui doit être placée dans une position invariable dans le poste 2. Selon l'invention, on place la main du préhenseur 11 à l'extré- mité Pl de sa trajectoire initiale. Au moyen des capteurs 12, 13 et 14 on relève les coordonnées des points singu- liers 31, 32, 33 de la pièce 3 dans le repère fixe. Ces écarts sont introduits dans un calculateur capable de modifier la trajectoire parcourue par la main du préhenseur 11 en direction du poste de traitement 2 afin que la pièce 3 y soit déposée exactement dans la position prescrite. De ce fait, l'extrémité de la trajectoire en charge de la pièce 3 du préhenseur est différente du point P2 de même que, si nécessaire, l'orientation de la main 11 de ce préhenseur. Le relevé des coordonnées et le calcul s'opè- rent pendant la première phase de la trajectoire en charge du préhenseur. La préparation de la manutention de la pièce suivante peut s'effectuer de deux manières différentes. La première manière consiste à commander le retour du préhenseur selon une trajectoire telle que le préhenseur se retrouve au droit du poste d'attente 1 exactement dans sa position et dans son orientation Pl qui constitue l'extrémité de la trajectoire initiale. La position'de la nouvelle pièce présente au poste d'attente 1 sera détectée et la trajectoire en charge du poste 1 vers le poste 2 du préhenseur sera corrigée comme décrit ci- dessus. La seconde manière pour préparer la manutention de la pièce suivante consiste à modifier par le calcul les coordonnées des deux extrémités de la trajectoire du préhenseur de manière telle que si la pièce suivante se trouve au poste d'attente, exactement dans la même position que la pièce qui vient d'être transportée, et que si les points singuliers du poste de traitement sont également dans la même position que celle dans laquelle les moyens de réception y ont accueilli la pièce précédente (ce qui est le cas lorsque la position de ces moyens est invariable), les capteurs du préhenseur aux extrémités de sa nouvelle trajectoire en charge constateront un décalage nul. Comme en réalité ce ne sera pas le cas, les pièces à transporter n'étant pas dans la même position que la pièce précédente, les capteurs constatent un décalage repéré par rapport aux coordonnées calculées, donc connues, des points d'extrémité de la trajectoire. Et la trajectoire sera corrigée en conséquence pour qu'à son extrémité à l'aplomb du poste de traitement 2 la pièce soit correctement reçue par les moyens de réception de ce poste. Cette deuxième manière est intéressante pour le cas de manutention de pièces successives présentes au poste d'attente 1 sous forme d'une pile. En effet, on peut imaginer que dans la pile, deux pièces successives soient décalées l'une par rapport à l'autre d'une distance compatible avec la zone d'incertitude que sont capables de détecter les capteurs 12, 13 et 14, mais en revanche, que les deux pièces d'une même pile les plus écartées l'une de l'autre le soient d'une valeur supérieure à cette zone d'incertitude. On peut alors se dispenser de mettre en oeuvre des capteurs qui ont une capacité de balayage importante et donc de parvenir à une économie quant au coût du dispositif mis en oeuvre. On notera que, dans le cas d'une pile de pièces présentes au poste d'attente 1, pour les mêmes raisons d'économie, il peut être intéressant de procéder à une correction de la trajectoire initiale au début de chaque pile. Pour ce faire, à partir de l'extrémité Pl de la trajectoire initiale programmée au droit du poste d'atten- te, on détermine les écarts de position de la première pièce de la pile par rapport à la position de référence des capteurs du préhenseur et on corrige ensuite la trajectoire initiale TO, notamment en ce qui concerne son extrémité finale au droit du poste d'attente, en une trajectoire qui est mémorisée pour devenir la trajectoire de base pour l'ensemble de la pile. Cette adaptation initiale pour chaque pile de la trajectoire initiale du préhenseur est notamment intéressante lorsque la précision avec laquelle un dispositif d'amenée de pièces dépose une pile de pièces au poste d'attente est très nettement plus faible que la précision de la position relative de chacune des pièces à l'intérieur de la pile. On comprend en effet que les écarts détectés pour chacune des pièces à l'intérieur de la pile par rapport à la nouvelle extrémité correspondante de la trajectoire initiale sont, par hypothèse inférieurs aux écarts qui auraient été détectés par rapport à l'extrémité semblable de la trajectoire initiale programmée à l'origi- ne. Il s'ensuit que la capacité des capteurs à mettre en oeuvre sur le préhenseur peut être plus faible et que, soit leur coût est inférieur à celui de capteurs de plus grande amplitude, soit leur précision à coût égal peut être augmentée. Par ailleurs, l'amplitude de chaque mouvement correctif étant réduite, les organes du robot sont, toutes choses égales par ailleurs, moins sollicités mécaniquement et leur longévité accrue. La correction préalable de la trajectoire initiale programmée peut être bien entendu réalisée par une opération indépendante au moyen d'un système séparé de repérage de la position de la première pièce de la pile par rapport à l'extrémité de la trajec- toire théorique du robot préhenseur tel que programmée. Dans une autre application de l'invention, la position du poste de traitement 2 peut ne pas être invaria- ble. C'est notamment le cas lorsque ce poste de traitement est par exemple une palette équipée d'un sous-ensemble de véhicules automobiles auquel il faut rapporter un autre sous-ensemble. Dans ce cas le procédé de l'invention 5 comporte l'opération supplémentaire consistant à détecter l'écart de ses points singuliers 21, 22, 23 des moyens de réception du poste de traitement par rapport à leur position de référence, le préhenseur étant dans sa position P2. Selon une première méthode, on procède à cette détec- tion dès l'origine et on amène le préhenseur à la position P1 à l'aplomb du poste d'attente 1. On procède ensuite à la détection de la position réelle de la pièce 3 par rapport à la position de référence des capteurs. Ces deux données permettent au moyen d'un calculateur de corriger la trajectoire en charge du préhenseur pour que la pièce 3 qu'il a prise en charge puisse être apportée dans le poste 2 exactement au droit des moyens de réception de ce poste destiné à l'accueillir. Bien entendu, si la pièce 3 est présente au poste d'attente dans une position invariable,20 la phase de détection de sa position réelle pourra être supprimée du procédé selon l'invention. Selon une seconde méthode, la détection de la position réelle des points singuliers susdits se fait à la fin de la course en charge du préhenseur. Cette détection25 tient compte alors du fait que l'extrémité de la trajec- toire au niveau du poste 2 est une extrémité corrigée en fonction des écarts de position de la pièce détectée au poste 1. En effet la position du préhenseur au droit du poste 2 n'est plus l'extrémité connue de la trajectoire initiale'mais l'extrémité également connue d'une trajec- toire corrigée par rapport à la trajectoire initiale. Pour des raisons de simplification de l'exposé, on a considéré dans l'exemple décrit ci-dessus, que les capteurs 12, 13 et 14 étaient à même de repérer à la fois les points singuliers du poste 2 et les points singuliers de la pièce 3. Ce n'est pas sortir du cadre de l'invention que de prévoir d'équiper la main 11 du robot préhenseur 10 de deux types de capteurs différentes les uns affectés à la détection des points familiers du poste 2 et les autres affectés à la détection des points singuliers de la pièce 3. Les capteurs 12, 13 et 14 sont des capteurs de tous types appropriés mécaniques tels que des palpeurs, ou optiques tels que des caméras. Le repérage de la position des pièces par les capteurs, les calculs de correction de trajectoire et les ordres de commande correspondants sont réalisés pendant l'exécution de la trajectoire en charge du robot, si bien qu'il ne se produit aucune perte de temps par rapport à des opérations de transfert classiquement réalisées par ce type d'appareil. Par ailleurs, l'un des intérêts du procédé de l'invention permet de simplifier tant le poste d'attente que le poste de traitement en supprimant à leur niveau tout ou partie des outils de reprise des pièces qui y sont déposées pour les mettre en référence dans un repère déterminé qui en général est matérialisé par des taquets contre lesquels les pièces sont poussées en butée. Bien entendu la précision de l'automate doit être suffisante pour obtenir cette suppression totale et, avec un automate de précision moindre, il peut être25 nécessaire de conserver aux postes 1 et 2 certains moyens de reprise afin de compenser le manque de précision de l'automate. On notera à cet effet que le choix entre la solution avec absence totale d'outils de reprise et celle qui demande d'en conserver quelques uns est dicté essen-30 tiellement par des considérations économiques. REVENDICATIONS 1. Procédé de manutention d'une pièce (3) depuis un poste d'attente (1) vers un poste de traitement (2), la position de certains points singuliers (31, 32, 33) de la 5 pièce (3) dans le poste d'attente (1) étant connue avec une incertitude autour d'une position de référence repérée dans un référentiel fixe et la pièce devant être reçue par des moyens du poste de traitement (2) dont la position de certains points singuliers (21, 22, 23) est connue avec une incertitude autour d'une position de référence repérée dans le même référentiel, caractérisé en ce qu'on utilise un automate (10) préhenseur programmé de manière à décrire alternativement des trajectoires entre deux extrémités de coordonnées connues (Pl, P2) par rapport aux positions de référence susdites, cet automate étant équipé de capteurs susceptibles de repérer les écarts entre la position réelle des points singuliers de la pièce (3) et ceux du poste de traitement (2) et l'extrémité connue (Pl, P2) correspon- dante de la trajectoire, en ce qu'on détermine ces écarts entre la position réelle des points singuliers (21, 22, 23) du poste de traitement (2), respectivement ceux (31, 32, 33) de la pièce (3), et l'extrémité (P2, Pl) connue corres- pondante de la trajectoire et en ce qu'on fait décrire au préhenseur (10), après avoir pris en charge la pièce (3), une trajectoire réelle corrigée en fonction des écarts repérés, de manière à modifier les coordonnées de son extrémité au droit du poste de traitement pour faire coïncider la pièce avec les moyens de réception appartenant au poste de traitement. 2. Procédé selon la revendication 1, appliqué à chacune des pièces d'une pile de pièces présente au poste d'attente (1), caractérisé en ce qu'on adopte comme position de référence pour la pile considérée dans le poste d'attente, la position de la première pièce de la pile repérée dans le référentiel fixe. 3. Procédé selon la revendication 1 ou la reven- dication 2, caractérisé en ce que les moyens de réception de la pièce au poste de traitement (2) sont fixes et leur position constitue la position de référence de ces moyens dans le référentiel fixe. 4. Procédé selon l'une des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que les coordonnées connues des extrémités de chaque trajectoire du préhenseur sont invariables d'une trajectoire à l'autre et correspondent à des positions du préhenseur telles qu'au droit du poste d'attente, ces points singuliers d'une pièce dans sa position de référence seraient repérés par les capteurs à écart nul et qu'au droit du poste de traitement les points singuliers des moyens de réception de ce poste dans leur position de référence seraient repérés à écart nul par les15 capteurs. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les coordonnées connues des extrémi- tés de chaque trajectoire du préhenseur sont variables d'une trajectoire à l'autre et telles que les points singuliers de la pièce précédente au poste d'attente et ceux du poste de traitement dans leur position de réception de cette pièce précédente auraient été vus par les capteurs du préhenseur à écart nul.