Brevet FR2797975A1 — publié le 20010302

présente invention concerne un procédé d'identification pièces en matière ligneuse, un dispositif pour la mise en ceuvre du procédé d'identification, et des procedés industriels de transformation desdites pièces. Dans les entreprises, l'identification automatique est appliquée dans la plupart services : réception de marchandises, stockage et suivi stock, suivi de production, contrôle de qualité, tri automatique, automatismes industriels, etc... Dans le contexte d'une ligne de production et compte tenu la flexibilité des procedés de fabrication, il est courant d'avoir des objets différents dans une même chaîne de fabrication, il est donc impératif de les identifier automatiquement afin les opérations qu'ils subiront soient exactement celles qui leur sont destinees. définit dans la littérature l'identification comme la reconnaissance d'un ensemble d'éléments qui permettent d'établir qu'un individu est bien celui qu'on présume ou comme l'ensemble des moyens mis en oeuvre pour saisir une information en réduisant, voire supprimant la part de l'intervention humaine dans cette operation de saisie . problème de l'identification est différent de celui de la classification. Pour classer un individu l'organe classificateur doit l'affecter avec un minimum d'erreur à une classe et il existe un nombre fini de classes. Dans l'identification d'un individu, le nombre de classes est égal au nombre d'individus susceptibles d'être identifiés. Les techniques d'identification automatique utilisées industriellement à l'heure actuelle sont essentiellement : - la reconnaissance optique de caractères, - la reconnaissance de formes, - la reconnaissance vocale, - les codes barres, - les cartes magnétiques, - les etiquettes électroniques. techniques sont soit utilisables, soit difficilement utilisables, pour l'identification automatique des pièces de bois ou pièces en matière ligneuse. Elles nécessitent en effet l'application sur la pièce de caractères imprimés ou de supports (étiquettes papier, puces électroniques ... ) d'informations. Pour l'industrie du bois, le principal frein au développement des étiquettes autres supports d'information pour le suivi des produits au cours du procédé fabrication le support même. Que transformation s'applique sur un sciage en première transformation ou à un assemblage de pièces de seconde transformation, le bois ne présente une surface adaptée à l'apposition d'un support ni à l'impression directe caractères, d'autant plus que cette surface peut être modifiée (par rabotage, ponçage, vernissage ou autre). Ce n'est que dans le cas particulier des produits bois emballes que l'on peut envisager l'apposition d'un support d'information ou une impression directe aisée sur l'emballage. L'objectif de l'invention est de palier les inconvénients précités et permettre suivi individuel de chaque pièce en matière ligneuse, au cours d'un procédé industriel de transformation, sans ajouter à celle-ci un support quelconque d'informations, ni un marquage quelconque. Pour atteindre ces objectifs la demanderesse propose un procédé d'identification automatique de pièces en matière ligneuse au cours d'un procédé industriel de transformation desdites pièces, caractérisé en ce qu'il comporte moins deux phases essentielles : - une première phase de constitution d'une base de données dans laquelle chaque fiche est un ensemble unique de caractéristiques appelé signature affecté ' une pièce unique, ladite base contenant les signatures de toutes pièces entrées à un moment donné t, dans le procédé industriel transformation, - une deuxieme phase d'identification proprement dite d'une pièce à identifier à instant t2 procédé industriel avec t2 > fi, phase consistant à # parcourir la base de données # obtenir des estimateurs de similarité entre la pièce à identifier et une signatures de la base de données, # décider d'affecter la pièce à identifier soit à la signature la plus similaire dans la base de données, soit comme nouvelle signature dans la base données. Plus particulièrement un procédé selon l'invention est caractérisé en ce que - la premiere phase comporte principalement les étapes suivantes : # lecture et/ou mesure des caractéristiques de chaque pièce entrée dans procédé industriel # mise en forme des caractéristiques 3 obtention des signatures calcul des caractéristiques des signatures sauvegarde des signatures la deuxième phase comporte en outre principalement les étapes suivantes i reproduction des étapes de la première phase puis recherche dans la base de données d'une signature similaire évaluation de la similarité réponse à l'évaluation : OUI/NON si oui signature existante et recherche du traitement associé à la pièce si non traitement particulier de la pièce. 'invention voit son application dans tout procédé industriel de transformation de pièces en matières ligneuses intégrant une phase constitution de la base de données de signatures à l'instant ti de son déroulement et au moins une phase ultérieure à un instant t2 d'identification des pièces à transformer à l'instant . titre de premier exemple non limitatif l'invention peut s'appliquer à un procédé industriel d'optimisation du débit de billons de bois suivi délignage caractérisé en ce que - - on constitue la base de données de signature des plateaux à sortie de la première station de transformation des billons en plateaux , - on transfert les plateaux dans un stock intermédiaire en attente délignage, - on identifie les plateaux en entrée de l'étape de délignage, - on règle automatiquement le délignage en fonction du plateau identifié. A titre de deuxième exemple non limitatif l'invention peut appliquer à un procédé industriel de transformation de pièces en matières ligneuses, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes d'aiguillage de certaines pièces prédéterminées vers des postes de travail, et en ce que l'identification des pièces est rendue nécessaire en amont de chacune des étapes d'aiguillage, la constitution de la base de données étant réalisée en amont du premier aiguillage. Un dispositif, pour la mise en ceuvre de l'invention comporte principalement un module d'acquisition et un module d'identification , chacun avec un bloc de lecture, un calculateur, un bloc de mise en forme et une mémoire de sauvegarde des signatures, le module d'identification portant en outre au moins comparateur. On comprendra mieux l'invention à l'aide de la description faite en référence aux figures annexées suivantes : 4 Figure : schéma de principe d'un module d'acquisition de signatures de pièces selon l'invention, Figure schéma de principe d'un module d'identification de pièces selon l'invention, Figure : schéma de principe d'un dispositif de mise en oeuvre capteur micro-ondes pouvant être utilisé avec l'un ou l'autre des modules précédents, Figure organigramme de fonctionnement d'un module d'acquisition selon la figure 1 utilisant un capteur selon la figure 3, Figure organigramme de fonctionnement d'un module d'identification selon la fig u re et utilisant un capteur selon la figure 3, Figures 6a à 6c : croquis montrant la découpe de billons de bois, Figure : organigramme d'un procédé d'optimisation montré à ti premier exemple non limitatif d'application de l'invention à la découpe billons de bois, Figure croquis montrant une chaîne de transformation de pièces de bois massif montré à titre de deuxième exemple non limitatif d'application de l'invention. A) PRINCIPE DE L'INVENTION Dans toute la suite du texte on emploie le terme de pièce pour désigner des pièces matière ligneuse, par exemple mais non limitativement pièces en bois massif. Le procédé selon l'invention s'applique à tous les procédés industriels de transformation de pièces. Son principe consiste à constituer, au cours première phase, un fichier ou une base de données dans laquelle chaque fiche constitue en quelque sorte la carte d'identité de la pièce qu'on désignera dans la sui du texte par signature . Au cours d'une deuxième phase, on procède à l'identification des pièces selon le principe suivant .- - on suppose que la base de données contenant les signatures des pièces est déjà constituée, les pièces étant celles présentes dans le système à un instant donné, - pour la pièce à identifier on obtient sa signature, - on parcourt la base de données, par exemple mais non limitativement de manière séquentielle. On obtient des estimateurs de similarité entre signature de la pièce à identifier et une signature de la base de données. travaille toujours sur des couples de signatures, formés par la pièce à identifier et une pièce existant dans la base de données, en fonction des estimateurs de similarité, un organe de décision affecte la pièce à identifier à la pièce la plus similaire dans la base ou l'affecte comme un nouvel individu et l'ajoute à la base de données, on met à jour la base de données. . Définition d'une signature Une piece est caractérisée par un ensemble de propriétés liées à la nature hétérogène matériau : chaque propriété ou caractéristique peut varier en chaque point pour raisons diverses, par exemple la présence d'un n#ud, d'une poche de résine, défaut, etc.... cet ensemble de caractéristiques est constitué et/ou mesuré et/ou quantifié grâce à une méthode de test non destructive. propriétés sont d'une variété telle, qu'elles rendent chaque pièce identifiable et leur mesure permet d'associer à chaque pièce un ensemble unique de propriétés c'est cet ensemble unique qu'on appelle signature la pièce. La signature d'une pièce est ainsi portée intrinsèquement une pièce sans aucun ajout produit de marquage ni information externe (telle code barre ou autre). L'utilisation de tout consommable (étiquette, papier ou autre) supprimée, La signature sera utilisée comme moyen d'identification pendant tout le procédé de transformation de la pièce et elle peut évoluer dans temps en fonction de certaines modifications subies par la pièce comme une modification de température d'humidité. Par contre, c'est une signature intrinsèque à la masse de pièce et qui n'est pas modifi' par des opérations telles que des modifications de géométrie extérieure (ex- moulurage, découpe ... ), des traitements de surface (peinture. etc...). Cette signature pourra voir une application dans des études de traçabilité. A. Acquisition des signatures La figure montre le principe de fonctionnement d'un module d'acquisition (4) des signatures et de constitution d'une base de données. Le module (4) comporte, non limitativement au moins l' Un bloc de lecture (1) recevant les signaux (si) émis par un capteur (6) sur une pièce (5), et restituant les caractéristiques intrinsèques de la pièce sous forme de signaux (S2). Le bloc de lecture (1) met en oeuvre une méthode de test non destructive et les signaux (S2) dépendent de la méthode test et du capteur choisis. Dans l'exemple d'un capteur à micro-ondes, les principales caractéristiques des signaux (S2) pourront être, en fonction du matériau et/ou l'application ; par exemple et non limitativement : propriétés physiques (densité, pente du fil, etc... singularités (nodosité, fente, poche de résine, flaches ou autres) - propriétés dimensionnelles (géométrie, dimensions, ... ) 20 calculateur (7) qui produit une série de calculs (S 3), définis par un logiciel et adaptés en fonction de la méthode de test choisie. 30 bloc de mise en forme (2) qui analyse et met en forme signaux d'entrée en fonction des calculs (S3), et les transforme en signaux sortie (S4) SOUS forme d'une fiche appelée signature. mémoire (3) dans laquelle est sauvegardé l'ensemble de toutes les signatures (S4) sous forme d'une base de données. 1 autres types de capteurs, à ultrasons, à rayons X, à caméra ou autres, pourraient convenir. A.3. Identification d'une pièce Lors du déroulement d'un procédé industriel de transformation, chaque pièce (5) est soumise à une succession d'étapes au cours desquelles elle subit un ou plusieurs traitements. On distingue deux catégories d'étapes - étapes pour lesquelles toutes les pièces subissent indifféremment le même traitement (par exemple un traitement fongicide, une peinture, rainurage, un collage, etc... ). Dans ce cas, il n'est pas utile d'identifier les pièces ou de les ifférencier et le module d'identification de pièce n'est pas mis en oeuvre, - etapes pour lesquelles il est nécessaire d'identifier et/ou de sélectionner certaines pièces devant subir un traitement spécifique (par exemple parmi un ensemble de montants, il faut sélectionner ceux qui doivent subir un perçage). Dans ce cas, le module d'identification (4') selon l'invention est mis en #uvre. Son principe de fonctionnement est schématisé en figure 2. Une pièce (F) est soumise au même test non destructif que dans le premier module (4) avec un autre capteur (6') du même type que le capteur (6). signaux (s'i) émis par un capteur (F) se propagent au travers d'une pièce restituant ses caractéristiques intrinsèques et sont lues par un bloc lecture caractéristiques du signal (S'2) sont mises en forme et transformées dans l'élément de mise en forme (Z) grâce aux signaux de calcul (S'3) calculateur (T) (ou du même calculateur 7). signature mise en forme (S'4) est entrée dans un comparateur recevant les ordres de comparaison sous forme d'un signal de comparaison émis par calculateur (7). comparateur (8) émet un signal de recherche en direction de la base données qui recherche la signature (S'4) parmi celles qu'elle a sauvegardées. signature (S'4) est inconnue, elle est capitalisée. signature (S'4) est identifiée ou estimée similaire, la pièce est reconnue. base de données émet en retour vers le comparateur (8) le résultat de recherche sous forme d'un signal (sr,). comparateur (8) émet à son tour un signal de décision (S7) qui sera transmis à l'automate gérant le procédé industriel de transformation, qui, lui-même déterminera le traitement à faire subir à la pièce. B. EXEMPLES D'APPLICATIONS B.I.Choix d'un capteur à micro-ondes Comme méthode de test non destructif, la demanderesse a choisi soumettre les pièces aux rayonnements micro-ondes d'un capteur à micro-ondes composé d'un bloc émetteur (9) et d'un bloc récepteur (10), blocs pouvant contenir une ou plusieurs antennes. La mise en oeuvre du capteur micro-ondes est représentée à la figure 3 et nécessite : - le passage de pièces (5,F) au défilé entre émetteur (9) et récepteur (10) sur un ensemble de convoyeurs (14,114'), - au moins une cellule photoélectrique (13) pour la détection début et/ou fin de pièce, placée par exemple à l'entrée du capteur (6,F), - un codeur (12) sur l'un des convoyeurs de pièces permettant de référencer les caractéristiques par rapport à l'axe de défilement des pièces (échantillonnage en X par exemple ... ), - un système d'entraînement en continu des convoyeurs, un module d'acquisition (4) ou d'identification (4') dans un ordinateur (15). Si le capteur micro-ondes est utilisé dans un module d'acquisition (4) tel que décrit précédemment, l'organigramme de fonctionnement dudit module correspond à celui de la figure 4 avec comme étapes successives (a) attente d'une pièce (b) detection du début de pièce (c) lecture et/ou mesure (d) detection de fin de pièce (e) mise en forme par filtrage des composants hautes fréquences des signaux et réduction de la taille des signaux par échantillonnage (f) obtention des signatures (g) calcul des caractéristiques de chaque signature (h) sauvegarde des signatures. Si le capteur micro-ondes est utilisé dans un module d'identification (4') que décrit précédemment, l'organigramme de fonctionnement correspond à celui de la figure 5 dans lequel les étapes à (g) sont identiques à celles de la figure 4. Après l'étape (g) de calcul se déroulent les étapes suivantes (a) à : voir précédemment (i) recherche dans la base de données d'une signature similaire U) évaluation de la similarité (k) réponse à l'évaluation - OUI ou NON si la réponse est OUI : (1) signature existante recherche du traitement associé à la pièce si réponse est NON : (n) traitement particulier de la pièce Toutes ces étapes (a) à (n) seront gérées automatiquement un logiciel approprié. B.2. Exemple d'application de l'invention à un procédé industriel de première transformation de bois (selon organigramme de la figure liée aux croquis des figures 6a à 6c). L'exemple décrit ici concerne le débit de billons (16) en plateaux. peut être réalisé de différentes façons par une scie appelée scie de tête (19). amont, les billons (16) sont scannés afin de mesurer leur enveloppe externe pour l'optimisation du débit (p). Ceci permet de pouvoir estimer le débit (q), c'est-à-dire nombre et les dimensions de chacun des produits (18) 1 vont être débités. En effet, après cette optimisation, on connaît non seulement dimension des plateaux (17) qu'il faut débiter, mais également les produits (18) 1 seront tirés dans les plateaux. A la sortie de cette première station de transformation, on acquiert la signature de chacun des plateaux par un module d'acquisition (4) et on constitue la base de données (3). Les plateaux sont ensuite transférés vers une déligneuse (21) et s'empilent dans un stock intermédiaire (20) en attente délignage. La déligneuse (21) est la machine qui produit des sciages dans plateau (17) par des découpes longitudinales. L'espacement des découpes réglable en fonction de la largeur du plateau (17), et des produits à fabriquer (18). Grâce à un module d'identification placé en entrée de la machine de délignage, on reconnaît le plateau qui vient d'arriver, et ce, quelle que soit son origine et le moment du débit. Cette reconnaissance permet le réglage automatique (22) de la déligneuse puis le délignage en fonction du plateau à déligner par la connaissance des caractéristiques, grâce aux opérations réalisées en amont par le scanner et l'optimisateur. B.3. Exemple d'application l'invention à un procédé industriel de seconde transformation du bois (schématisé en figure 7) Cet exemple concerne une chaîne (22) de transformation de pièce de bois massif. Différents postes dédiés à opérations diverses sur des pièces sont disposés le long de cette chaîne. pièces passant sur cette chaîne ne possèdent pas toutes la même gamme d'usinage (séquence d'opérations à subir) et ne doivent donc pas toutes passer sur tous postes et dans un même ordre. Des aiguillages automatiques (23) permettent, devant chaque poste, le routage des pièces. L'identification des pièces est ici rendue nécessaire pour l'orientation des pièces sur les différents postes en fonction leur gamme. La reconnaissance des pièces, et donc indirectement les gammes celles-ci, permet la commande directe des aiguilleurs. La reconnaissance des pièces est réalisée par des modules d'identification tels que (4') placés en amont de chaque iguillage (23) de la chaîne vers un poste Un module d'acquisition tel que (4) est nécessaire en amont du premier aiguillage. REVENDICATIONS Procédé d'identification automatique de pièces en matière ligneuse au cours d'un procédé industriel de transformation desdites pièces, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux phases essentielles : une première phase de constitution d'une base de données dans laquelle chaque iche est un ensemble unique de caractéristiques appelé signature et affecté ' une pièce unique, ladite base contenant les signatures de toutes les pièces entrées à un moment donné t, dans le procédé industriel de transformation, une deuxième phase d'identification proprement dite d'une pièce à identifier à un instant du procédé industriel avec t2 > tl, phase consistant à # parcourir la base de données # obtenir des estimateurs de similarité entre la pièce à identifier une des signatures de la base de données, # décider d'affecter la pièce à identifier soit à la signature la plus similaire dans la base de données, soit comme nouvelle signature dans la base de données. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en que les caractéristiques de la pièce sont choisies dans l'ensemble des propriétés physiques (densité, pente du fil), et des singularités (nodosité, fente, poche de résine, flaches) et des propriétés dimensionnelles (géométrie, dimensions). 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la première phase comporte principalement les étapes suivantes -. # (c) lecture et/ou mesure des caractéristiques de chaque pièce entrée dans le procédé industriel 0 mise en forme des caractéristiques # obtention des signatures # (g) calcul des caractéristiques des signatures # (h) sauvegarde des signatures la deuxième phase comporte en outre principalement les étapes suivantes # reproduction des étapes de la première phase puis # (i) recherche dans la base de données d'une signature similaire 9 U) évaluation de la similarité (k) réponse à l'évaluation : OUIINON si oui (i) signature existante et (m) recherche du traitement associé à la pièce si non (n) traitement particulier de la pièce. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la premiere phase et la deuxième phase mettent en #uvre une technique de test par micro-ondes et en ce qu'elles comportent en outre au moins les étapes suivantes (a) attente de pièce (b) détection de début de pièce (c) détection de fin de pièce et ce qu'étape de mise en forme consiste à filtrer les composants hautes fréquences des signaux et à réduire la taille des signaux par échantillonnage. 5. Procédé industriel de transformation de pièces en matière ligneuse, caractérisé en qu'il intègre dans son déroulement un procédé d'identification de pièces selon l'une au moins des revendications 1 à 4, avec une phase constitution de la base de données de signatures à l'instant t, de son déroulement et au moins une phase ultérieure à un instant t2 d'identification pièces à transformer à l'instant t2. 6. Procédé industriel selon la revendication 5, caractérisé en ce s'agit d'un procédé d'optimisation du débit de billons de bois (16) suivi d'un delignage et en ce que : on constitue la base de données de signature des plateaux à sortie de la première station de transformation des billons en plateaux (17), on transfert les plateaux dans un stock intermédiaire en attente délignage, on identifie les plateaux en entrée de l'étape de délignage, on règle automatiquement le délignage en fonction du plateau identifié. 7. Procédé industriel de transformation de pièces en matieres ligneuses, caractérisé en ce qu'il comporte des étapes d'aiguillage de certaines pièces prédéterminées vers des postes de travail, et en ce que l'identification des pièces est rendue nécessaire en amont de chacune des étapes d'aiguillage, la constitution de la base de données étant réalisée en amont du premier aiguillage. 8. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé d'identification selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comporte d'une part un module d'acquisition (4) des signatures qui comporte au moins : un bloc lecture (1) recevant les signaux s, émis par un capteur de type non destructif sur une pièce (5) un calculateur (7) qui produit une série de calculs(s3) un bloc mise en forme (2) des signaux d'entrée (S2) en fonction calculs (S3) et transforme en signaux de sortie (S4) constituant la signature, une memoire (3) de sauvegarde des signatures et d'autre part un module d'identification (4') qui comporte, en plus mêmes éléments fonctionnels bloc de lecture (V), calculateur (T), bloc de mise forme (Z) module d'acquisition (4), un comparateur (8) qui reçoit en entrée les signaux (S'4) de signature et un signal de comparaison (s5) émis par le calculateur (7 ou T) et qui émet en sortie un signal de recherche en direction de la base données. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le capteur (6 F) est un capteur micro-ondes avec un bloc émetteur (9) et un bloc récepteur (10) associe a : un ensemble de convoyeurs (14,14') sur lesquels défilent les pièces entre émetteur et récepteur, au moins une cellule photoélectrique (13) un codeur (12). 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'un bloc (9, 10) comporte plusieurs antennes.