Brevet FR3049058A1 — publié le 20170922

Procédé et système de localisation de chariots de manutention La présente invention concerne un procédé et un système de localisation de chariots de manutention dans un lieu. Ces chariots de manutention, qui peuvent aussi avoir la forme de wagonnets, sont couramment utilisés pour le transport de marchandises par exemple dans des sites de production industrielle. Il a été envisagé de localiser de tels chariots au moyen de récepteurs de signaux de positionnement par satellites (signaux GPS par exemple). Une telle solution est cependant coûteuse et suppose que le lieu ne comporte pas d'obstacles s'opposant à la réception des signaux de positionnement par satellites. Il a également été envisagé d'équiper les chariots de modules de télécommunication agencés pour transmettre des signaux à des bornes de télécommunication fixes disposées dans le lieu en des positions prédéterminées de telle manière que chaque chariot, quelle que soit sa position dans le lieu, soit à portée simultanément de plusieurs bornes de télécommunication. La position de chaque chariot peut être déterminée par mesure des temps de vol des signaux entre ledit chariot et plusieurs des bornes de télécommunication. Il semble toutefois difficile d'obtenir une localisation suffisamment précise des chariots par ce moyen. Il a enfin été envisagé d'équiper des chariots d'une centrale inertielle de type MENS dont le coût est relativement faible. Une telle centrale comprend un dispositif de détection de mouvement linéaire comportant des accéléromètres disposés selon les axes d'un repère de détection. Les accéléromètres fournissent des données de mouvement linéaire correspondant à l'accélération du chariot selon les axes en question, accélération à partir 3049058 2 desquelles on peut déterminer une vitesse et une position du chariot par rapport au repère de détection. La centrale comprend en outre un dispositif de détection de mouvement angulaire comportant des gyromètres disposés selon les axes 5 du repère de détection pour mesurer les mouvements du repère de détection par rapport à un repère de référence pour convertir les coordonnées de la position du chariot dans le repère de détection en coordonnées positionnelles dans le repère de référence. Cependant, la précision d'une 10 telle centrale est relativement faible de sorte qu'il est nécessaire de corriger périodiquement les données de positionnement fournies par celles-ci. Un but de l'invention est de permettre une localisation relativement précise et peu coûteuse de 15 chariots dans un lieu. A cet effet, on prévoit, selon l'invention, un système de localisation d'au moins un chariot mobile dans un lieu. Le système comprend au moins une borne de communication qui a une portée couvrant le lieu et qui est 20 reliée à une unité informatique de commande, et au moins un module électronique qui est embarqué sur le chariot. Le module électronique embarqué comporte un dispositif de transmission agencé pour transmettre des données de positionnement à la borne de communication et une centrale 25 de détection inertielle de mouvement qui comporte un dispositif de détection de mouvement linéaire le long d'axes d'un repère de détection et un dispositif de détection de mouvement angulaire autour des axes du repère de détection et qui est agencée pour fournir des données de 30 positionnement à partir de données de mesure de mouvement linéaire et de données de mesure de mouvement angulaire. Le module est monté sur un élément du chariot tel que tout déplacement du chariot dans le lieu provoque un déplacement angulaire de l'élément, le système étant agencé pour détecter un arrêt du chariot lorsque les données de mesure 3049058 de mouvement angulaire correspondent à un mouvement angulaire nul à un instant de mesure et pour mettre à zéro des vitesses calculées à partir des données de mesure de mouvement linéaire correspondant au même instant de mesure. 5 Ainsi, tout mouvement du chariot entraîne un mouvement angulaire de l'élément et donc un mouvement angulaire du module électronique embarqué et, inversement, lorsque le chariot est immobile, l'élément, et donc le module électronique embarqué, sont eux aussi immobiles. Il 10 s'en suit que le dispositif de détection de mouvement angulaire peut de manière fiable détecter un mouvement du chariot, même à vitesse constante, et l'arrêt de ce chariot. Il est de la sorte possible de corriger des erreurs du dispositif de détection de mouvement linéaire et 15 de rendre plus fiable la mesure de position réalisée. L'invention a également pour objet un procédé de localisation, comprenant les étapes de : - initialiser des coordonnées initiales du chariot par rapport à un repère local du lieu et déterminer un 20 décalage du repère de détection par rapport au repère local, - détecter des mouvements du chariot dans le lieu et déterminer la position du chariot à partir des données de mesure de mouvement linéaire, des données de mesure de 25 mouvement angulaire, des coordonnées initiales et du décalage entre le repère local et le repère de détection, - détecter un arrêt du chariot lorsque les données de mesure de mouvement angulaire correspondent à un mouvement angulaire nul à un instant de mesure et mettre à zéro des 30 vitesses calculées à partir des données de mesure de mouvement linéaire correspondant au même instant de mesure. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un 3049058 4 mode de réalisation particulier non limitatif de l'invention. Il sera fait référence aux dessins annexés, parmi lesquels : 5 la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un système selon l'invention ; la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un chariot de ce système ; la figure 3 est une vue de côté d'une roue de ce 10 chariot ; la figure 4 est une vue schématique en perspective d'un module électronique embarqué équipant cette roue. En référence aux figures, l'invention est ici décrite 15 en relation avec des chariots tels que des chariots « ROLLIS », généralement désignés en 1, évoluant dans un lieu 100, tel qu'un hangar, équipé d'un réseau de télécommunication « LoRa ». Bien entendu, l'invention est utilisable avec d'autres réseaux de télécommunication et 20 par exemple des réseaux « LTEM », « ZIGBEE » ; fonctionnant dans la bande de fréquences ISM ou dans une autre bande de fréquences comme par exemple la bande des fréquences 434 MHz ou 2,4 GHz, que ces réseaux soient des réseaux propriétaires ou publics. 25 L'infrastructure du réseau comprend des bornes de communication 200 qui sont réparties dans le lieu 100 en des positions prédéterminées dont les coordonnées sont connues (par exemple au moyen d'un récepteur de signaux satellites tels que des signaux GPS). Les bornes de 30 communication 200 comportent de façon connue en elle-même des moyens d'émission/réception fonctionnant selon le protocole de communication choisi et une antenne accordée sur la bande de fréquences de communication choisie. Les bornes de communication 200 sont reliées à un serveur 3049058 5 informatique 300 formant une unité de commande et exécutant un programme de suivi des chariots 1 dans le lieu 100. Le serveur informatique 300 comprend une mémoire dans laquelle sont mémorisées les identifiants et les positions des 5 bornes de communication 200, mais également les identifiants et les positions successives de chaque chariot 1. Cette mémoire peut bien entendu comprendre d'autres informations relatives aux bornes de communication 200, comme leurs caractéristiques techniques, et aux chariots, 10 comme leur chargement, leur suivi de maintenance ou autre. Le chariot 1 comprend un châssis 2, sous la forme d'une plate-forme, sous lequel sont montées quatre roues 3 pour pivoter autour d'un axe horizontal. Chaque roue 3 comprend un moyeu 4 à partir duquel 15 s'étendent des rayons 5 reliant le moyeu 4 à une jante 6. Sur la jante 6 est fixée une bande de roulement 7. Sur l'un des rayons 5 de l'une des roues 3 est fixé un module électronique embarqué 10. Ce module électronique embarqué comprend une unité électronique 11 monté sur un 20 support 12 ici sous la forme d'une pince métallique élastiquement deformable qui est engagée à force sur ledit rayon 5. L'unité électronique 11 comporte un dispositif de transmission, une centrale de détection inertielle de 25 mouvement et une batterie pour les alimenter. Le dispositif de transmission, connu en lui-même, est agencé pour transmettre des données de positionnement aux bornes de communication 200. La centrale de détection inertielle de mouvement, connue en elle-même, est réalisée sous la forme 30 d'un microsystème électromécanique (MENS) et comporte un dispositif de détection de mouvement linéaire le long d'axes X', Y', Z' d'un repère de détection et un dispositif de détection de mouvement angulaire des axes X', Y', Z' du repère de détection par rapport à un repère galiléen de 3049058 6 référence. La centrale de détection inertielle est agencée pour élaborer des données de positionnement à partir de données de mesure de mouvement linéaire fournies par le dispositif de détection de mouvement linéaire et de données de mesure de mouvement angulaire fournies par le dispositif de détection de mouvement angulaire. Le dispositif de détection de mouvement linéaire comprend des accéléromètres positionnés pour mesurer une composante d'accélération selon les axes X', Y', Z' et le dispositif de détection de 10 mouvement angulaire comprend des gyromètres positionnés pour mesurer une vitesse angulaire de chacun des axes X', Y', Z' par rapport au repère galiléen de référence. Les données de positionnement élaborée par la centrale inertielle à partir des données de mesure sont les 15 coordonnées de la centrale de détection inertielle dans un repère local X, Y, Z qui sera précisé dans la suite de la description. Le système comprend en outre une base 50 de réception des chariots 1 dans une orientation prédéterminée. La base 20 comprend un dispositif de rechargement d'une batterie embarquée sur le chariot. Le rechargement est effectué par induction. Cette base est disposée dans le lieu 100 en une position dont les coordonnées GPS sont connues. Cette 25 position correspond à l'origine du repère local X, Y, Z dont l'orientation par rapport au repère galiléen de référence est connue. La base comprend des moyens de positionnement d'un des chariots 1 dans une position et une orientation prédéterminées. Un opérateur doit en outre 30 orienter autour de son axe la roue 3 pourvue du module électronique embarqué 10 pour l'amener dans une orientation prédéterminée. Ainsi, positionnée et orientée, la centrale de détection inertielle a son repère de détection X', Y', Z' positionné et orienté avec un décalage prédéterminé par 35 rapport au repère local X, Y, Z. Ce décalage prédéterminé 3049058 7 est représenté par les données de recalage suivante : un écart positionnel entre l'origine du repère de détection X', Y', Z' et l'origine du repère local X, Y, Z ; un décalage angulaire entre les axes X et X' ; un décalage 5 angulaire entre les axes Y et Y' ; un décalage angulaire entre les axes Z et Z'. Le système est agencé pour initialiser une origine des déplacements du chariot 1 dans le lieu 100 lorsque le chariot 1 est positionné dans la base. Lorsqu'un des 10 chariots 1 est installé dans la base 50 et que le chargement de la batterie débute, une communication initiale est instaurée entre le serveur informatique 300 et le module électronique embarqué 10 dudit chariot 1. Les données de recalage sont transmises au module électronique 15 embarqué 10 et donc à la centrale de détection inertielle qui peut déterminer sa position par rapport au repère local X, Y, Z et donc élaborer par la suite les données de positionnement correspondantes. Cette communication initiale est initiée par le module électronique embarqué 10 20 via les bornes de communication 200 et se poursuit de la même manière. La centrale de détection inertielle du module électronique embarqué 10 est agencée pour calculer périodiquement les données de positionnement à partir : des 25 données de mesure de mouvement linéaire, des données de mesure de mouvement angulaire, des données de recalage et de la position d'origine. Le module électronique embarqué 10 est agencé pour périodiquement entrer en communication avec le serveur informatique 300 via les bornes de 30 communication 200 et lui transmettre les données de positionnement. Ainsi, lorsque le chariot 1 est déplacé, le module électronique embarqué émet périodiquement les données de 3049058 8 positionnement qui sont élaborées au fur et à mesure de son déplacement. La centrale de détection inertielle du module électronique embarqué est agencée pour détecter un arrêt du 5 chariot 1 lorsque les données de mesure de mouvement angulaire correspondent à un mouvement angulaire nul à un instant de mesure et pour mettre à zéro des vitesses calculées à partir des données de mesure de mouvement linéaire correspondant au même instant de mesure. Ceci 10 permet de détecter des erreurs des accéléromètres et de corriger ou compenser celles-ci de manière à améliorer la précision de la localisation. De préférence ici, le mouvement angulaire est considéré comme nul lorsque les données de mesure de 15 mouvement angulaire révèlent un mouvement ayant une amplitude inférieure à un seuil prédéterminé. Ceci permet de s'affranchir de la prise en compte de vibrations qui feraient osciller la roue 3 du chariot 1 sur lequel est fixé le module électronique embarqué ou d'erreur des 20 gyromètres. Le procédé de l'invention comprend ainsi les étapes suivantes - initialiser des coordonnées initiales du chariot 1 par rapport au repère local X, Y, Z du lieu 100 et 25 déterminer un décalage du repère de détection X', Y', Z' par rapport au repère local X, Y, Z, - détecter des mouvements du chariot 1 dans le lieu 100 et déterminer la position du chariot 1 à partir des données de mesure de mouvement linéaire, des données de 30 mesure de mouvement angulaire, des coordonnées initiales et du décalage entre le repère local X, Y, Z et le repère de détection X', Y', Z', 3049058 9 - détecter un arrêt du chariot 1 lorsque les données de mesure de mouvement angulaire correspondent à un mouvement angulaire nul à un instant de mesure et mettre à zéro des vitesses calculées à partir des données de mesure 5 de mouvement linéaire correspondant au même instant de mesure. En variante, le module électronique embarqué 10 comprend un capteur de champ magnétique et la base 50 comprend un dispositif magnétique agencé pour émettre un 10 champ magnétique successivement aligné sur les axes X, Y et Z du repère local. Le module électronique embarqué 10 est agencé pour déterminer le décalage du repère de détection X', Y', Z' par rapport au repère local X, Y, Z et tenir compte de ce décalage dans les données de positionnement. 15 Pour l'initialisation des coordonnées et des angles, le chariot 1 est amené dans la base 50 sans qu'il soit nécessaire d'orienter la roue 3 sur laquelle est fixé le module électronique embarqué 10 et le procédé de l'invention comprend les étapes de : 20 - commander le dispositif magnétique pour émettre, au niveau de la base 50, un champ magnétique successivement aligné sur des axes X, Y, Z du repère local, faire détecter ce champ magnétique par le magnétomètre du module électronique embarqué, 25 - déterminer le décalage du repère de détection X', Y', Z' par rapport au repère local X, Y, Z et de tenir compte de ce décalage dans l'élaboration des données de positionnement. Par exemple, le champ magnétique est émis selon la 30 séquence suivante : une seconde en alignement avec l'axe X, deux secondes en alignement avec l'axe Y, trois secondes en alignement avec l'axe Z. 3049058 10 Les durées d'émission différentes permettent au module électronique embarqué 10 d'identifier les axes X, Y, Z. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode 5 de réalisation décrit mais englobe toute variante entrant dans le cadre de l'invention telle que définie par les revendications. En particulier, le chariot peut comprendre plusieurs modules électroniques embarqués. Avantageusement, chacun 10 des modules peut être fixé sur des roues de telle manière qu'une différence dans les positions calculées par deux modules déclenche une intervention de maintenance pour vérifier le bon fonctionnement des roues associées. Le module électronique embarqué peut être fixé par 15 tout moyen, de préférence pour rester amovible, et par exemple par vissage, boulonnage, clipage... mais aussi par collage ou autre moyen de fixation définitive. Le module électronique embarqué peut être fixé à un élément lié à au moins une roue en rotation, par exemple un 20 galet frottant sur la roue ou une poulie liée à celle-ci via une courroie. Le module électronique embarqué peut aussi être fixé à un pendule monté sur le chariot de telle manière que tout déplacement du chariot amorce une oscillation du pendule. 25 Les coordonnées initiales peuvent être déterminées à partir de signaux de positionnement par satellites ou par tout autre moyen. En variante, la position du chariot est calculée par le serveur informatique à partir des données de mesure de 30 mouvement linéaire et des données de mesure de mouvement angulaire fournies par le module électronique embarqué via les bornes de communication. 3049058 11 La ou les bornes de communication peuvent appartenir à une infrastructure réseau externe au lieu. La batterie du module peut être extérieure au module ou intégrée à celui-ci. 5 La batterie du module peut ne pas être rechargeable, la base ne comprenant alors pas de dispositif de charge. REVENDICATIONS1. Système de localisation d'au moins un chariot (1) mobile dans un lieu (100), le système comprenant au moins une borne de communication (200) qui a une portée couvrant le lieu et qui est reliée à une unité informatique de commande (300), et au moins un module électronique (10) embarqué sur le chariot et comportant un dispositif de transmission agencé pour transmettre, des données de positionnement à la borne de communication et une centrale de détection inertielle de mouvement qui comporte un dispositif de détection de Mouvement linéaire le long d'axes d'un repère de détection (X', Y', Z') et un dispositif de détection de mouvement angulaire autour des axes du repère de détection et qui est agencée pour fournir des données de positionnement à partir de données de mesure de mouvement linéaire et de données de mesure de mouvement angulaire, le module étant monté sur un élément du chariot tel que tout déplacement du chariot dans le lieu provoque un déplacement angulaire de l'élément, le système étant agencé pour détecter un arrêt du chariot lorsque les données de mesure de mouvement angulaire correspondent à un mouvement angulaire nul à un instant de mesure et pour mettre à zéro des vitesses calculées à partir des données de mesure de mouvement linéaire correspondant au même instant de mesure. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel le chariot (1) comporte un châssis (2) reposant sur des roues (3) et le module électronique (10) embarqué est fixé à 30 l'une de ces roues. 3. Système selon la revendication 1, comprenant une base de réception (50) du chariot (1) dans une orientation prédéterminée, la base étant disposée dans le lieu (100) en une position connue et le système étant agencé pour 3049058 13 initialiser une origine des déplacements du chariot dans le lieu lorsque le chariot est positionné dans la base. 4. Système selon le revendication 3, dans lequel le module électronique (10) embarqué comprend un capteur de 5 champ magnétique et la base de réception (50) comprend un dispositif magnétique agencé pour émettre un champ magnétique successivement aligné sur des axes d'un repère local, le module électronique embarqué étant agencé pour déterminer un décalage du repère de détection par rapport 10 au repéré local et tenir compte de ce décalage dans les données de positionnement. 5. Système selon la revendication 3 ou 4, dans lequel la base (50) comprend un dispositif de rechargement d'une batterie intégrée dans le module (10). 15 6, Procédé de localisation d'au moins un chariot (1) mobile dans un lieu (100) au moyen d'un système selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant les étapes de : - initialiser des coordonnées initiales du chariot par 20 rapport à un repère local (X, Y, Z) du lieu et déterminer un décalage du repère de détection (X', Y', Z') par rapport au repère local, - détecter des mouvements du chariot dans le lieu et déterminer la position du chariot à partir des données de 25 mesure de mouvement linéaire, des données de mesure de mouvement angulaire, des coordonnées initiales et du décalage entre le repère local et le repère de détection, - détecter un arrêt du chariot lorsque les données de mesure de mouvement angulaire correspondent à un mouvement angulaire nul à un instant de mesure et mettre à zéro des vitesses calculées à partir des données de mesure de mouvement linéaire correspondant au même instant de mesure. 3049058 14 7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le mouvement angulaire est considéré comme nul lorsque les données de mesure de mouvement angulaire révèlent un mouvement ayant une amplitude inférieure à un seuil 5 prédéterminé. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, dans lequel les coordonnées initiales sont déterminées à partir de signaux de positionnement par satellites. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel 10 l'initialisation des coordonnées initiales se fait en amenant le chariot (1) dans une base de réception (50) positionnée aux coordonnées initiales. 10. Procédé selon la revendication 9, comprenant les étapes, lorsque le chariot (1) est dans la base de 15 réception (50), d'émettre au niveau de la base de réception un champ magnétique successivement aligné sur des axes du repère local, de faire détecter ce champ magnétique par le module électronique embarqué, de déterminer le décalage du repère de détection par rapport au repère local et de tenir 20 compte dé ce décalage dans les données de positionnement. 11. Procédé selon la revendication 9, dans lequel le décalage entre le repère local (X, Y, Z) et le repère de détection (X', Y', Z') est transmis au module électronique (10) embarqué via la borne de télécommunication (200) lors 25 de l'initialisation des coordonnées initiales. 12. Procédé selon la revendication 6, dans lequel la position du chariot (1) est calculée par le module électronique (10) et est envoyée à l'unité de commande (300) via la borne dé communication (200).