Brevet FR3041424A1 — publié le 20170324

Domaine technique Le domaine de l'invention est celui de la mesure de profil 3D d'objets. Plus particulièrement l'invention concerne un procédé pour mesurer un profil 3D d'un objet en déplacement sur un convoyeur selon une certaine direction de convoyage comprenant une étape consistant à scanner par triangulation avec un capteur optique une ligne laser projetée sur l'objet en déplacement sur le convoyeur. Technique antérieure La mesure de profil 3D d'objets est couramment utilisée dans le domaine du tri postal afin d'obtenir des informations sur la dimension, la hauteur et l'orientation de colis convoyés à plat sur un convoyeur. C'est la raison pour laquelle certaines machines de tri postal sont équipées à la fois d'un capteur installé le long du convoyeur capable de réaliser des scans des objets en déplacement et d'une unité de traitement de données apte à récupérer les scans du capteur pour reconstituer un profil 3D de l'objet en déplacement. De nos jours, plusieurs techniques sont couramment utilisées dans le tri postal, chacune ayant des particularités propres. La stéréoscopie par exemple, permet de reconstituer le relief d'un objet sur un convoyeur à partir de deux images représentant l'objet à plat sur le convoyeur est réalisées selon deux angles distincts de prise de vue. Une analyse de la différence de position des points caractéristiques entre les deux images permet de calculer une position en profondeur de chacun de ces points par rapport à un point fixation et ainsi de déterminer le profil 3D de l'objet. Cette technique présente cependant le risque que l'objet à mesurer comporte peu de points caractéristiques et notamment lors de la présence de zones homogènes entre l'objet et le convoyeur conduisant à une mauvaise mise en correspondance des points sur les deux images et donc à une mesure erronée. 3041424 2 La triangulation laser est également largement utilisée puisqu'elle permet d'atteindre une très bonne précision sur la mesure de hauteur avec des distances de mesures allant jusqu'à plusieurs mètres permettant de couvrir le spectre requis pour le tri postal. La triangulation laser fonctionne 5 avec une caméra qui mesure la déformation d'une ligne laser projetée avec un angle connu sur la surface à mesurer. Cependant, la mesure est limitée dans le sens de convoyage de l'objet créant des zones d'angle mort préjudiciables dans le cas d'objets de formes complexes ou de plusieurs objets en superposition. 10 D'autres techniques sont également utilisées dans des domaines autres que le tri postal telle que la technique dite du temps de vol (Time Of Flight : TOF) qui consiste à illuminer le convoyeur et les objets par un éclair de lumière et à calculer le temps de trajet de cet éclair entre l'objet et le capteur optique. Le temps de vol de cet éclair est ici directement proportionnel à la 15 distance entre le capteur optique et l'objet mesuré. Cette mesure de temps de vol est effectuée indépendamment par chaque pixel du capteur optique, permettant ainsi d'obtenir une image complète en 3D de l'objet mesuré. Cependant, les longs temps d'intégration des caméras TOF ne sont pas adaptés pour permettre l'acquisition totale de l'objet en déplacement sur un 20 convoyeur. De plus cette technologie ne propose pas une résolution suffisante pour la précision de mesure souhaitée pour le tri postal. Or, dans le tri postal il est très fréquent que des colis soient convoyés en vrac (en superposition, en juxtaposition, incliné sur la tranche, etc.). Aucunes des techniques présentées ci-avant ne permet de mesurer 25 correctement le profil 3D de ces colis en déplacement. Exposé de l'invention Le but de l'invention est ici de remédier aux inconvénients indiqués ci-dessus. 30 L'invention a donc pour objet un procédé pour mesurer un profil 3D d'un objet en déplacement sur un convoyeur selon une certaine direction de 3041424 3 convoyage comprenant une étape consistant à scanner par triangulation avec un capteur optique une ligne laser projetée sur l'objet en déplacement sur le convoyeur, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à scanner par différence de contraste l'objet en déplacement sur 5 le convoyeur avec ledit capteur optique et une étape consistant à exploiter conjointement les résultats des scans par triangulation et par différence de contraste dans une unité de traitement de données pour mesurer ledit profil 3D de l'objet. Le procédé selon l'invention peut en outre avantageusement présenter 10 les particularités suivantes : - les étapes consistant à scanner l'objet par triangulation laser et par différence de contraste sont réalisées de manière alternée ; - les étapes consistant à scanner l'objet par triangulation laser et par différence de contraste sont réalisées de manière simultanée ; 15 - une étape consiste à scanner par triangulation avec ledit capteur optique une autre ligne laser projetée sur l'objet en déplacement ; - une étape consiste également à éclairer l'objet avec une lumière blanche, par exemple des LEDs blanches, parallèlement à la ligne laser pour réaliser le scan de l'objet par différence de contraste ; 20 - il permet de détecter des chargements multiples d'objets sur ledit convoyeur. L'idée à la base de l'invention est donc de réaliser la mesure 3D d'un objet lorsqu'il est en mouvement, et plus particulièrement lorsqu'il se présente en superposition ou juxtaposition par rapport à un autre objet, en 25 utilisant la complémentarité de deux scans de l'objet obtenus via une double acquisition par triangulation laser et par différence de contraste. Cette amélioration permet de mesurer un profil 3D en haute résolution de l'objet sans augmenter la fréquence d'acquisition des images. Ce type de procédé permet en outre de mesurer des profils 3D d'objets de formes complexes. 30 L'idée de l'invention consiste également à n'utiliser qu'un seul capteur optique afin de simplifier de manière générale le fonctionnement du procédé 3041424 4 sans apport de nouveau matériel. On comprendra ainsi que les scans laser et par différence de contraste sont effectués dans le champ optique d'un même capteur permettant de simplifier leur exploitation conjointe pour la mesure du profil 3D. 5 Le procédé selon l'invention peut en outre être avantageusement mis en oeuvre dans un dispositif de tri d'objets convoyés sur un convoyeur selon une certaine direction de convoyage et plus particulièrement dans le domaine du tri postal. Le profil 3D des objets postaux convoyés est également considéré comme une information de tri et est utilisé en 10 complémentarité avec les autres informations de tri (adresse, etc.) pour déterminer la sortie de tri correspondante. Le procédé est aussi en particulier bien adapté pour détecter des situations (chargement multiple) où des objets se chevauchent sur le convoyeur d'un équipement de tri postal. 15 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 : La figure 1 est une représentation schématique d'une portion d'un 20 convoyeur d'objets vu de profil apte à mettre oeuvre le procédé de mesure d'un profil 3D d'un objet selon l'invention ; La figure 2 est une représentation schématique de ladite portion de convoyeur vu de dessus ; La figure 3 est une représentation schématique de la fusion des scans 25 laser et par différence de contraste par une unité de traitement de données pour obtenir une mesure en 3D des objets en superposition selon un mode de réalisation de l'invention La figure 4 est une représentation très schématique d'un dispositif de tri d'objets postaux apte à mettre en oeuvre le procédé de mesure de profil 30 3D selon l'invention. 3041424 5 Description d'un mode de réalisation Le procédé pour mesurer un profil 3D selon l'invention est ici mis en oeuvre par exemple dans un dispositif de tri d'objets postaux 40, comprenant un convoyeur de tri 41 pour convoyer des objets postaux en série tels que 2, 5 2a, 2b selon une certaine direction de convoyage D1 le long de sorties de tri 42 sous la commande d'une unité de contrôle/commande 43, comme représenté sur la figure 4. Dans l'exemple illustré sur la figure 4, on a deux objets superposés 2a, 2b qui doivent être identifiés par mesure de profil en 3D (bloc X) et être séparés l'un de l'autre (bloc S) pour être triés séparément 10 dans les sorties de tri 42. Sur la figure 1, on a illustré un convoyeur 1 avec un capteur optique matriciel 3 apte à scanner une portion 4 du convoyeur 1, correspondant au champ optique du capteur 3 et qui s'étend sur toute la largeur L du convoyeur 1. L'axe optique A du capteur 3 est ici préférentiellement 15 perpendiculaire au convoyeur 1 de manière à faciliter l'observation des objets postaux 2, 2a, 2b en déplacement. Le capteur optique 3 permet d'offrir des images numériques d'une résolution suffisante pour des mesures dimensionnelles avec une précision de l'ordre du millimètre sur la largeur et la hauteur. 20 Les scans du capteur optique 3 sont entre autre utilisés pour mettre en évidence des différences de contrastes en niveau de gris dans la portion de convoyeur 4. De manière connue, plusieurs scans consécutifs permettent de définir, après leur concaténation par une unité de traitement de données 5 du convoyeur 1, l'intégralité des contours des objets 2a, 2b en déplacement 25 dans la portion 4 de convoyeur. La différence de contraste permet en outre de déterminer la présence et le positionnement d'étiquettes 12 et/ou de plis sur les objets 2a 2b. Afin d'augmenter et d'homogénéiser le contraste sur la portion 4 de convoyeur 1, un éclairage artificiel de type LEDs 6, ici de couleur blanche, 30 est également monté entre le capteur optique 3 et la bande du convoyeur 1. Les LEDs 6 sont placées contre un abat jour 7 permettant de limiter la 3041424 6 propagation de la lumière LUX sur une bande restreinte de la portion 4 de convoyeur 1 s'étendant sur la largeur du convoyeur 1. Sans restreindre la portée de l'invention, l'éclairage artificiel 6 peut également fonctionner en polarisation croisée afin de réduire les réflexions 5 sur les objets 2a, 2b par exemple lorsqu'ils sont emballés dans un film plastique. Le convoyeur 1 comprend également une première source laser 8, apte à projeter une ligne laser 9 sur ladite portion 4 de convoyeur. La ligne laser 9 est ici inclinée selon un angle a (compris entre 10° et 30° de préférence 20°) 10 par rapport à l'axe A du capteur optique 3 et est dirigée transversalement à la direction de convoyage Dl pour s'étendre sur toute la largeur du convoyeur 1. On comprendra donc que la ligne laser 9 est déformée par les objets 2a, 2b lors de son passage dans la portion 4 de convoyeur. La figure 2 représente à la fois la ligne laser 9 en pointillée on considérant l'absence des 15 objets 2a, 2b dans la portion 4 de convoyeur, et en trait plein décalé pour la ligne laser déformée par les objets 2a et 2b. De manière connue, le profil de la ligne laser 9 déformé par les objets 2a, 2b et capté lors des scans successifs permet de déterminer, à l'aide de l'unité de traitement de données 5, les hauteurs des objets 2a, 2b selon le 20 principe connu de la triangulation laser, ou scanner laser. Sans restreindre la portée de l'invention, le convoyeur 1 comprend une seconde source laser, non représentée, apte à projeter une autre ligne laser dans la portion 4 de convoyeur angulairement distincte de la ligne laser 9. On comprendra que cette autre ligne laser, projetée ici en vis-à-vis de la ligne 25 laser 9, permet de consolider l'acquisition par triangulation laser en limitant les angles morts dans le cas d'objets 2a, 2b de formes complexes ou lorsque plusieurs objets 2 sont en superposition, comme montré sur la figure 1. L'unité de traitement 5 est également conçue pour fusionner les données complètes des scans laser et par différence de contraste. 30 Pour ce faire, l'unité 5 découpe le scan comprenant le profil des hauteurs 10 et le scan comprenant le profil des contours 11 chacun en 3041424 7 plusieurs colonnes de pixel de taille identique selon la direction de convoyage D1, comme visible sur la figure 3. A chaque colonne est attribué un numéro d'ordonnancement (n1, n2, etc.) correspondant à un scan dans la portion de convoyeur à un temps T (t0 5 à tx) au fur et à mesure du déplacement des objets. Une mise en coïncidence ou fusion est réalisée sur les colonnes ayant un numéro d'ordonnancement identique par l'unité de traitement 5. Une fois toutes les colonnes fusionnées la mesure du profil 3D de l'objet est déterminée par l'unité de traitement de données 5. 10 Afin d'éviter que la ou les lignes laser ne perturbent le scan par différence de contraste et vice-versa, le capteur optique 3 est ici conçu pour scanner les objets 2a, 2b de façon alternée à l'aide d'une roue codeuse, non représentée. La roue codeuse permet ici de scanner la portion 4 par tronçon (Tr1 et Tr2) et à un pas constant. A chaque tronçon correspond donc une 15 colonne de pixel d'un scan. On comprendra également que la fréquence des scans est définie entre autre par la vitesse de déplacement du convoyeur 1. Au vu de la distance négligeable entre les deux zones d'acquisition, ici de l'ordre de quelques centimètres, les scans laser et par différence de contraste sont considérés être réalisés en même temps. 20 Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on pourra effectuer simultanément les scans laser et par contraste de sorte que chaque image numérique 4 réalisée par le capteur optique 3 comprend à la fois le profil de la ligne laser 9 et la différence de contraste. Dans ce cas, l'unité de traitement de données 11 est conçue pour détecter les perturbations 25 engendrées par la ligne laser 9 et pour modifier en conséquence la mesure du profil de l'objet 2 par différence de contraste. On comprendra en outre que l'abat jour 7 permet ici de limiter l'éclairage LUX sur une zone restreinte dans la portion 4 de convoyeur 1. Ainsi, les scans laser et par différence de contraste peuvent être effectués simultanément sans pour autant entraîner 30 de grosses perturbations sur la mesure du profil 3D de l'objet 2 par différence de contraste. 3041424 8 Dans le cas d'un convoyage de deux objets 2a, 2b superposés ou juxtaposées sur un convoyeur, comme représenté en figures 1 et 2, le procédé consiste dans un premier temps à scanner par triangulation laser 100 les objets 2a, 2b afin d'obtenir un profil des hauteurs, figure 3. Dans un 5 second temps, le procédé consiste à scanner par différence de contraste 110 les objets 2a, 2b afin d'obtenir les contours desdits objets. Puis, le procédé consiste à fusionner 120 à l'aide de l'unité de traitement de données 5 les scans laser et par différence de contraste afin d'obtenir la mesure 130 du profil 3D des objets 2a, 2b. 10 Sur la figure 4, l'équipement représenté par le bloc X est spécialement conçu pour mettre en oeuvre le procédé selon l'invention afin de mesurer le profil 3D d'objets postaux comme 2a, 2b qui sont ici en superposition, détecter cette superposition (chargement multiple d'objets sur le convoyeur 41) de façon qu'un équipement représenté par le bloc S qui est en aval de 15 l'équipement X agissent sur les objets 2a,2b en superposition pour les séparer et les individualiser sur le convoyeur 41 de sorte à rendre possible le tri des objets 2a,2b dans les sorties de tri 42.. Il va de soi que la présente invention ne saurait être limitée à la description qui précède d'un de ses modes de réalisation, susceptibles de 20 subir quelques modifications sans pour autant sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS1. Procédé pour mesurer un profil 3D d'un objet (2, 2a, 2b) en déplacement sur un convoyeur (1) selon une certaine direction de convoyage (Di) comprenant une étape consistant à scanner par triangulation avec un capteur optique (3) une ligne laser (9) projetée sur ledit objet (2, 2a, 2b) en déplacement sur ledit convoyeur (1), caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à scanner par différence de contraste ledit objet (2, 2a, 2b) en déplacement sur ledit convoyeur (1) avec ledit capteur optique (3) et une étape consistant à exploiter conjointement les résultats des scans par triangulation et par différence de contraste dans une unité de traitement de données (5) pour mesurer le profil 3D dudit objet (2, 2a, 2b). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les étapes consistant à scanner l'objet (2, 2a, 2b) par triangulation laser et par différence de contraste sont réalisées de manière alternée. 3. Procédé selon la revendication t caractérisé en ce que les étapes consistant à scanner l'objet (2, 2a, 2b) par triangulation laser et par différence de contraste sont réalisées de manière simultanée. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une étape consistant à scanner par triangulation avec ledit capteur optique (3) une autre ligne laser projetée sur ledit objet (2, 2a, 2b) en déplacement. 5. Procédé selon l'une des sevendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape consistant à éclairer ledit objet (2, 2a, 2b) avec une lumière blanche parallèlement à la ligne laser pour réaliser le scan dudit objet (2, 2a, 2b) par différence de contraste. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite lumière blanche est produite par des LEDs. 3041424 10 7. Dispositif de tri d'objets postaux, comprenant un convoyeur de tri (41) pour convoyer des objets postaux (2, 2a, 2b) selon une certaine direction de convoyage (Dl) le long de sorties de tri (42) sous la commande d'une unité de contrôle/commande (43), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un équipement (X) mettant en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes pour mesurer un profil 3D d'objets (2a,2b) en superposition sur le convoyeur (I ).