Brevet FR3009548A1 — publié le 20150213

Domaine technique L'invention concerne les systèmes électromécaniques de convoyage et notamment un système de convoyage comportant un convoyeur adapté pour déplacer des objets le long d'un certain trajet de convoyage, au moins un 5 capteur de passage prévu pour détecter le passage d'un objet en mouvement sur le convoyeur en un certain point du trajet de convoyage et fournir en réponse à la détection du passage de cet objet un signal de détection de passage à une unité de contrôle/commande à travers un bus de terrain laquelle en réponse au signal de détection de passage fournit un 10 signal de commande pour un actionneur électro mécanique du convoyeur à travers ledit bus de terrain, par exemple un bus de terrain temps réel tel que "FIP" ou "EtherCAT". Technique antérieure 15 De façon connue, dans une machine de tri postal, le convoyeur de tri du type convoyeur à bandes apte à déplacer par pincement des envois en série sur chant est pourvu d'une multitude de capteurs et d'actionneurs. Les capteurs comprennent des capteurs de passage du type détecteurs inductifs ou à laser ou encore photo détecteurs qui sont répartis sur tout le 20 chemin de convoyage des envois dans le convoyeur de tri et qui produisent chacun un signal de détection de passage quand un envoi coupe le faisceau du capteur de passage. Les actionneurs peuvent être des volets d'aiguillage qui dévient chacun le trajet d'un envoi vers une sortie de tri de la machine par exemple. 25 Les signaux des capteurs de passage sont envoyés vers un automate dans une unité de contrôle/commande à travers un réseau de terrain. En réponse à la réception des signaux de détection provenant des capteurs, l'automate produit des signaux de commande pour un ou des actionneurs dans la machine de tri. Ces signaux de commande transitent 30 aussi par le bus de terrain. Ces capteurs de passage permettent à l'automate de suivre le déplacement des envois dans le convoyeur de tri et donc de réaliser le processus de tri automatique des envois dans les sorties de tri de la machine. Le spectre du courrier qui est traité automatiquement dans ces machines de tri postal a tendance à s'élargir ce qui fait que des objets très différents peuvent circuler dans un tel convoyeur de tri. Ainsi, les fabricants de ces machines de tri sont amenés à modifier les convoyeurs de tri pour intégrer de nouveaux capteurs ou changer l'emplacement de ces capteurs par exemple pour faire des nouvelles ségrégations d'envois ce qui engendre des coûts extrêmement importants de développement et de test de bon fonctionnement des machines de tri. De façon analogue, si des fonctionnalités supplémentaires, comme la mesure des dimensions des envois ou la pesée automatique à partir de ces mesures de dimensions d'envoi, doivent être intégrées dans une machine de tri postal existante, cela engendre encore une modification très importante de la machine. Il existe donc un besoin de simplifier l'intégration de ces capteurs dans un convoyeur de tri postal et de façon plus générale dans un convoyeur du type électro mécanique comme indiqué plus haut. A cet effet, l'invention a pour objet un système de convoyage comportant un convoyeur adapté pour déplacer des objets le long d'un certain trajet de convoyage, au moins un capteur de passage prévu pour détecter le passage d'un objet en mouvement sur le convoyeur en un certain point du trajet de convoyage et fournir en réponse à la détection du passage de cet objet un signal de détection de passage à une unité de contrôle/commande à travers un bus de terrain laquelle en réponse au signal de détection de passage fournit un signal de commande pour un actionneur électro mécanique du convoyeur à travers ledit bus de terrain, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système de suivi de mouvement apte à produire des images numériques comprenant les objets en mouvement dans le convoyeur, en ce que ledit capteur de passage est un capteur virtuel représenté dans une modélisation numérique en 3D du convoyeur, et en ce qu'il comporte un émulateur pour transformer lesdites images produites par le système de suivi de mouvement en des signaux de détection de passage qui sont fournis à ladite unité de contrôle/commande à travers ledit bus de terrain. L'idée à la base de l'invention est donc de remplacer les capteurs physiques de passage traditionnels par un système de prise d'images tout en maintenant l'environnement traditionnel du bus de terrain temps réel pour la gestion des signaux de détection des capteurs et des signaux de commande des actionneurs. Ces capteurs virtuels peuvent être implémentés dans la modélisation en 3D du convoyeur de tri par exemple avec un outil de dessin assistée par ordinateur (outil de DAO) ou encore avec un outil de simulation comme l'outil de simulation appelé "SOSI" de la société "SOLYSTIC" qui est apte à modéliser le comportement d'une machine de tri en 3D avec des envois en mouvement selon une approche de type "serious game". On comprend donc que dans une machine de tri postal avec un convoyeur de tri du type électromécanique selon l'invention, il n'y a plus de capteurs physiques en tant que tels mais un émulateur programmable qui produit à la place des signaux de détection pour l'unité de contrôle/commande de la machine de tri postal. Cet émulateur peut se présenter sous la forme d'une unité de traitement de données programmable qui est programmée pour transformer des images numériques comprenant des envois en mouvement dans un convoyeur de tri prises depuis une ou des caméras placées au dessus du convoyeur de tri, en signaux de détection de passage de ces envois devant des capteurs virtuels placés sur le chemin de convoyage des envois. Selon une particularité du système de convoyage selon l'invention, l'émulateur comprend un moyen pour extraire dans les images numériques 30 en 2D comprenant un objet le contour de cet objet, un moyen pour transformer le contour d'un objet en une modélisation numérique de l'objet en 3D et un moyen pour détecter des interactions spatiales entre la modélisation numérique en 3D de l'objet et les capteurs virtuels représentés dans la modélisation numérique en 3D du convoyeur. Selon encore une autre particularité du système de convoyage selon l'invention, le système de suivi peut comprendre une caméra placée au dessus du convoyeur ou plusieurs caméras espacées l'une de l'autre le long du trajet de convoyage ce qui permet d'affiner la représentation en 3D des objets suivis. Présentation sommaire des dessins La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 illustre très schématiquement une machine de tri postal avec un système de suivi des envois par imagerie et capteurs virtuels selon l'invention. - la figure 2 illustre les traitements d'images numériques réalisés par l'émulateur du système de suivi par imagerie pour produire des signaux de détection de passage. Description des modes de réalisation Sur la figure 1, on a représenté à titre d'exemple un système de convoyage d'envois dans une machine de tri postal 1 mais l'invention peut s'appliquer à d'autres types d'objets. La machine de tri postal comporte un dépileur 2 qui sérialise des envois postaux 3 disposés en pile sur chant dans le magasin d'alimentation du dépileur. Un convoyeur de tri 4 du type électromécanique, ici à double bandes 5, disposé en aval du dépileur 2, déplace par pincement entre les bandes 5 les envois 3 en série sur chant suivant un trajet de convoyage qui s'étend principalement suivant la direction D le long d'une pluralité de sorties de tri 6 de la machine 1. On a illustré dans le convoyeur de tri 4 un ensemble d'actionneurs électromécaniques 7 qui sont par exemple des volets d'aiguillage pour aiguiller les envois sélectivement vers les sorties de tri 6 en fonction de l'adresse de distribution de chaque envoi qui est reconnue automatiquement dans la machine de tri 1 par exemple par OCR. Le convoyeur de tri 4 est piloté en temps réel par un automate programmable enregistré dans une unité de contrôle/commande 8. L'unité de contrôle/commande 8 est reliée aux actionneurs 7 du convoyeur de tri 4 par un bus de terrain 9. L'unité de contrôle/commande 8 produit des signaux de commande SC pour les actionneurs 7 en fonction de l'avancement du processus de tri des envois et de la position relative de ces envois nt dans le convoyeur de tri 4. Selon l'invention, le suivi des envois 3 dans le convoyeur de tri 4 est réalisé par un système d'imagerie qui peut comprendre une ou plusieurs caméras telles que 10 qui filme chacune la scène au dessus du convoyeur de tri comprenant les envois 3 en mouvement dans le convoyeur. Les images numériques en 2D produites par chaque caméra 10 à une 20 fréquence vidéo de 25 images/seconde par exemple sont transformées dans un émulateur 11 selon l'invention en des signaux SD de détection du passage des envois devant des capteurs de passage qui sont ici des capteurs virtuels non traditionnels du type capteur inductifs ou analogues. Les signaux SD de détection de passage produits par l'émulateur 11 25 sont envoyés à l'unité de contrôle/commande 8 à travers le bus de terrain 9. Selon l'invention, le suivi du mouvement des envois 3 dans le convoyeur de tri 4 se fait donc à travers des capteurs virtuels qui sont représentés de façon numérique dans une modélisation numérique en 3D du convoyeur de tri. 30 Cette modélisation numérique en 3D du convoyeur de tri peut être obtenue par DAO ou équivalent. L'émulateur 11 se présente par exemple sous la forme d'une unité de traitement de données programmable. La figure 2 illustre de façon schématique les blocs de traitement de données dans l'émulateur 11. Les images numériques en 2D comprenant un ou plusieurs envois en mouvement dans le convoyeur de tri 4 sont d'abord traitées dans un module 11a d'extraction de contour qui est apte à extraire le contour numérique de chaque envoi vu de dessus détecté dans l'image. Pour dissocier un envoi dans la scène visualisée par une caméra 10, le module lla peut exploiter une image de fond préalablement enregistrée dans une base de données 11 b qui représente le convoyeur de tri 4 vu de dessus en l'absence de tout envoi postal 3 dans le convoyeur de tri 4. Par différenciation entre une image en 2D courante produite par la caméra 10 et l'image de fond, le module 11 b peut récupérer seulement le profil vu de dessus des envois compris dans l'image courante. A partir du résultat du traitement dans le module 11a, un module 11c de l'émulateur reconstitue une représentation en 3D du ou des envois présents dans l'image courante, par exemple après un traitement de saturation (remplissage de contour fermé) et de filtrage passe bande qui permet d'extraire le contour numérique fermé de chaque envoi. Puis dans le module 11c, on modélise une représentation en 3D de chaque envoi à partir de ces contours numériques extraits des images courantes en exploitant des paramètres de description de la ou des caméras 10. Ces paramètres de description sont enregistrés dans la base de données 11 b. Ils définissent entre autres la position spatiale de chaque caméra 10 par rapport au convoyeur de tri 4, le point de vue de la caméra, l'orientation du point de vue de la caméra, l'ouverture de l'angle de vue de la caméra, les limites de vision de la caméra ("frustum"). Tous ces paramètres permettent d'obtenir de façon connue une matrice de vue My et une matrice de projection Mp avec lesquelles on peut transformer dans le module 11c les points de la représentation en 2D du contour numérique d'un envoi en points d'une représentation numérique en 3D de l'envoi selon la relation : Point 2D = Point 3D x Mv x Mp Si le système de suivi par imagerie comporte plusieurs caméras 10 espacées entre elles sur le trajet de convoyage, le module 11c peut être apte à reconstruire de façon plus fine le gabarit en 3D (avec une hauteur précise) de chaque envoi suivi dans le convoyeur de tri. Sur la figure 2, on a symbolisé la modélisation en 3D du convoyeur enregistrée dans la base 11 b par une représentation 5' des bandes de convoyage dans un repère orthonormé d'axes xyz. On a aussi illustré un capteur de passage virtuel 12 dans cette modélisation numérique en 3D du convoyeur, ce capteur de passage virtuel étant ici représenté par un segment disposé en un point du trajet de convoyage dont la position relative spatiale est défini par les coordonnées (x1,y1,z1) et (x2,y2,z2). Suite à quoi, dans un module 11d de l'émulateur, on détecte les interactions spatiales entre les représentations en 3D des envois et les capteurs virtuels 12 représentés dans la modélisation en 3D du convoyeur qui est stockée dans la base de données 11b. Ces interactions spatiales peuvent être identifiées par exemple par détection d'intersections de segments des capteurs virtuels et les faces des maillages qui constituent les modélisations en 3D indiquées ci-dessus. Dans le module lle de l'émulateur représenté sur la figure 2, le résultat des détections des interactions spatiales est transformé en signaux SD de détection de passage devant un capteur de passage du convoyeur de tri. Chaque signal SD est adapté par le module lle pour transiter dans le bus de terrain 9 comme si c'était un signal produit par un capteur de passage physique de sorte que l'automate dans l'unité de contrôle/commande 8 est en quelque sorte dupé par l'émulateur 11. Avec le système de suivi par imagerie selon l'invention raccordé par un bus de terrain à l'automate du processus de tri, les fabricants de machines de tri postal peuvent plus facilement modifier l'emplacement des capteurs de passage des envois dans le convoyeur de tri sans modification physique du convoyeur de tri. En plus, la solution selon l'invention supprime les interventions manuelles d'entretien des capteurs sur le convoyeur, notamment les opérations de nettoyage des capteurs pour enlever la poussière produite par les envois en mouvement dans le convoyeur. L'invention peut s'appliquer à d'autres types de convoyeur électromécanique, par exemple des convoyeurs à plateaux, à bandes porteuses transversales, à rouleaux ou à tapis ou encore à chaîne. L'invention peut également s'appliquer aux objets de type colis ou paquets que convoient habituellement ces autres types de convoyeurs. REVENDICATIONS1/ Système de convoyage comportant un convoyeur (4) adapté pour déplacer des objets (3) le long d'un certain trajet de convoyage, au moins un capteur de passage prévu pour détecter le passage d'un objet en mouvement sur le convoyeur en un certain point du trajet de convoyage et fournir en réponse à la détection du passage de cet objet un signal de détection de passage (SD) à une unité de contrôle/commande (8) à travers un bus de terrain (9) laquelle en réponse au signal de détection de passage fournit un signal de commande pour un actionneur électro mécanique (7) du convoyeur à travers ledit bus de terrain, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un système (10) de suivi de mouvement apte à produire des images numériques comprenant les objets en mouvement dans le convoyeur, en ce que ledit capteur de passage est un capteur virtuel (12) représenté dans une modélisation numérique en 3D du convoyeur, et en ce qu'il comporte un - 15 émulateur (11) pour transformer lesdites images produites par le système de suivi de mouvement en des signaux de détection de passage qui sont fournis à ladite unité de contrôle/commande à travers ledit bus de terrain. 2/ Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'émulateur comprend un moyen (11 a) pour extraire dans les images numériques en 2D 20 comprenant un objet le contour de cet objet, un moyen (11b) pour transformer le contour d'un objet en une modélisation numérique de l'objet en 3D et un moyen (11c) pour détecter des interactions spatiales entre la modélisation numérique en 3D de l'objet et les capteurs virtuels représentés dans la modélisation numérique en 3D du convoyeur. 25 3/ Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le système de suivi comporte plusieurs caméras numériques (10) placées au dessus du convoyeur et espacées l'une de l'autre le long du trajet de convoyage.4/ Machine de tri postal, caractérisée en ce qu'elle comprend un système de convoyage selon l'une des revendications précédentes.