Brevet FR3083460A1 — publié le 20200110

Description Titre de l'invention : PROCEDE DE TRI DE COLIS SUR CONVOYEUR AVEC INDICATEURS LUMINEUX MOBILES Domaine technique [0001] Procédé de tri dans lequel les colis sont transportés par un convoyeur dans une direction de déplacement jusqu'à un opérateur, dans lequel une unité de contrôle-commande identifie un colis à trier au moyen d'une lecture d'un élément d'identification et, en réponse à l'identification, détermine automatiquement une sortie de tri dudit colis où celui-ci doit être transféré par l'opérateur depuis le convoyeur, ladite unité de contrôle-commande étant agencée pour commander des sources de lumière réparties le long du convoyeur afin de générer et contrôler un indicateur lumineux d'assistance au tri du colis de manière telle que ledit indicateur lumineux se déplace avec ledit colis le long convoyeur. Technique antérieure [0002] Un tel type de procédé est décrit dans le brevet européen EP 1 531 949 B1 qui divulgue un procédé de tri dans lequel un convoyeur transporte des colis à trier avec une bande de diodes électroluminescentes s'étendant sur le bord du convoyeur et affichant des indicateurs de destination de tri qui accompagnent le colis au cours de son déplacement sur le convoyeur, de manière à assister un opérateur humain effectuant manuellement le tri. [0003] Dans ce brevet, les colis sont identifiés sur le convoyeur au moyen de lecteurs optiques acquérant des informations portées par les colis sous forme alphanumérique, de code barre ou de symboles à deux dimensions. [0004] Les niveaux d'avancement de chacun des colis sur le convoyeur sont déduits de la détection de leurs passages à un niveau donné du convoyeur par des cellules photoélectriques et de la connaissance de la vitesse de déplacement des colis par le convoyeur. [0005] Les indicateurs accompagnent les colis parce qu'ils sont synchronisés au passage des colis en un point donné et sont contrôlés pour se déplacer à la vitesse supposée des colis, en fait, la vitesse de déplacement du convoyeur. [0006] Pour son bon fonctionnement, un tel système impose un égrenage des colis, c'est-à-dire un transport des colis un par un, séparés l'un de l'autre d'une certaine distance dans leur direction de déplacement afin, par exemple, d'éviter des ambiguïtés quant à l'identité des colis qui pourraient entraîner des erreurs de tri. [0007] En plus de limiter l'exploitation du potentiel du convoyeur à un transport des colis un par un, le procédé décrit ci-dessus impose la lecture d'indications de tri par les I opérateurs ainsi que l'implémentation d'un système d'égrenage des colis et repose sur une méthode prédictive de déduction de l'emplacement des colis, méthode ne supportant pas l'imprévu ou les manipulations des colis en cours de tri. Exposé de l'invention [0008] L'invention a pour objectif d'améliorer la robustesse et la versatilité d'un procédé de tri utilisant des indicateurs lumineux mobiles. [0009] A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de tri de colis dans lequel les colis sont transportés par un convoyeur dans une direction de déplacement jusqu'à un opérateur, dans lequel une unité de contrôle-commande identifie chaque colis à trier au moyen d'une lecture automatique d'un élément d'identification attaché audit colis et, en réponse à l'identification, détermine automatiquement une sortie de tri dudit colis où celui-ci doit être transféré par l'opérateur depuis le convoyeur, et ladite unité de contrôle-commande étant agencée pour commander des sources de lumière réparties le long du convoyeur afin de générer et contrôler un indicateur lumineux d'assistance au tri dudit colis de manière telle que ledit indicateur lumineux se déplace avec ledit colis le long convoyeur, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : [0010] on acquiert des images numériques comprenant ledit colis en déplacement sur le convoyeur, en ce que à partir desdites images numériques, l'unité de contrôle-commande extrait en temps réel des informations sur une position dudit colis et une dimension de celui-ci selon la direction de déplacement dudit colis sur le convoyeur pour réaliser un suivi dudit colis et, sur la base de ce suivi, commande en temps réel les sources de lumière de manière à former l'indicateur lumineux sous forme d'un segment lumineux ayant une longueur selon la direction de déplacement qui est sensiblement égale à la dimension dudit colis selon la direction de déplacement. [0011] Cc procédé a pour effet d'améliorer la robustesse du suivi du colis en permettant de le suivre en temps réel sur tout son parcours sur le convoyeur entre son identification et son transfert par l'opérateur, même en cas de blocage ou de manipulation du colis pendant son déplacement ou de comportement imprévu ou non détecté du convoyeur. [0012] Cc procédé a également pour effet de faciliter l'identification d'un colis à trier par correspondance directe entre une caractéristique physique du colis et une caractéristique visuelle d'un indicateur lumineux : la longueur du colis selon la direction de déplacement et la largeur du signal lumineux sont sensiblement égales. [0013] Le procédé selon l'invention peut avantageusement présenter les particularités suivantes : [0014] - pour acquérir les images numériques, on peut utiliser des caméras agencées de sorte que leurs champs de vision se chevauchent deux à deux ; [0015] - on peut disposer un châssis muni de voyants lumineux le long du convoyeur, on 3 peut utiliser comme sorties de tri des réceptacles sur roulettes que l'on dispose au niveau du châssis, chaque réceptacle étant associé à l'un des voyant lumineux et disposé à proximité dc celui-ci, et l'unité de contrôle-commande peut commander l'allumage d'un voyant lumineux situé à proximité de ladite sortie de tri pour indiquer à l'opérateur humain ladite sortie de tri ; [0016] - les sources de lumière peuvent être aptes à émettre plusieurs couleurs de lumière, l'unité de contrôle-commande peut commander les sources de lumière en réponse à la détermination de la sortie de tri du colis de manière telle que ledit segment lumineux est d'une première couleur, et un second segment lumineux peut se déplacer avec un second colis devant être transféré à ladite sortie de tri et être de la première couleur ; [0017] - un troisième segment lumineux progressant avec un troisième colis devant être transféré à une autre sortie de tri peut être d'une seconde couleur différente dc la première couleur ; et [0018] - lesdits voyants lumineux peuvent être aptes à émettre plusieurs couleurs dc lumière et l'unité de contrôle-commande peut commander le voyant lumineux situé à proximité de ladite sortie de tri de manière telle que le voyant lumineux émette de la lumière de la première couleur. [0019] Présentation sommaire des dessins [0020] La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : [0021] - les figures lA et 1B illustrent respectivement une vue d'en haut et une vue de côté d'un système de tri comprenant un convoyeur ; [0022] - la figure 2A illustre une image numérique du convoyeur des figures lA et 1B ; [0023] - la figure 2B illustre une bande de sources de lumière située le long du convoyeur des figures lA et 1B ; [0024] - la figure 2C illustre un diagramme indiquant les liens fonctionnels entre les éléments du système de tri des figures lA et 1B ; et [0025] - les figures 3A à 3C et 4 illustrent des étapes du procédé de tri mis en oeuvre par le système des figures lA et 1B. [0026] Description d'un mode de réalisation [0027] Un mode de réalisation d'un procédé de tri selon l'invention est illustré par les figures lA à 4. [0028] Au début de ce procédé, des colis 110 à trier sont disposés sur un convoyeur au cours d'une étape S00 puis, au cours d'une étape S02, un convoyeur 100 transporte les colis 110 dans une direction Dir de déplacement jusqu'à des opérateurs Op qui sont chargés de transférer manuellement ces colis dans des réceptacles 130 sur roulettes utilisés comme sorties de tri. 4 [0029] Le convoyeur 100 peut être par exemple un convoyeur à bande ou encore à rouleaux. [0030] Les réceptacles sur roulettes sont disposés le long du convoyeur, au niveau d'un ou plusieurs châssis 140 délimitant au sol des emplacements 144 chacun prévu pour être occupé par un des chariots à roulettes 130. [0031] Lc ou les châssis 140 sont équipés d'un voyant lumineux 142 au niveau de chaque emplacement 144, ici de manière telle que les voyants sont situés au-dessus des chariots à roulettes lorsque ces derniers sont en place, de sorte que chaque voyant lumineux est associé à l'une des sorties de tri. [0032] Au cours de leur transport par le convoyeur, les colis passent au niveau d'un moyen 150 de lecture automatique qui lit des éléments 112 d'identification attachés aux colis, le moyen de lecture automatique étant fonctionnellement connecté à et contrôlé par une unité de contrôle-commande 160 qui identifie les colis au cours d'une étape SO4, par exemple en les associant chacun aux informations respectives lues par le moyen 150 de lecture automatique. [0033] Lc moyen 150 de lecture automatique peut être par exemple un scanner optique apte à lire un code-barres, un code bidimensionnel ou une information se présentant sous forme alphanumérique présente sur une étiquette apposée sur le colis et utilisée comme élément d'identification. [0034] Lc système de contrôle-commande est configure pour, au cours d'une étape S06, dé- terminer automatiquement une sortie de tri pour chacun des colis identifiés, sortie dans laquelle ces colis doivent être transférés par l'opérateur depuis le convoyeur. [0035] Cette détermination s'effectue par exemple en récupérant des informations d'une base de donnée 162 qui contient une table de correspondance entre, d'une part, les informations telles que des adresses de destination lues sur les colis par le moyen 150 de lecture automatique et, d'autre part, les sorties de tri dans lesquelles les colis doivent être transférés par les opérateurs, puis en assignant à chaque colis la sortie de tri correspondante selon la table de correspondance. [0036] Comme illustré par la figure 1B, le convoyeur est surmonté de caméras 170a à 170d agencées de sorte que leurs champs de vision 172 se chevauchent deux à deux de manière à couvrir, de préférence, la totalité du parcours d'un colis sur le convoyeur entre son passage au niveau du moyen 150 de lecture automatique jusqu'à son transfert dans une sortie de tri 130 par un opérateur Op. [0037] Au cours d'une étape S01, les caméras sont commandées par le système de contrôle- commande et lui renvoient les images numériques qu'elles acquièrent de façon continue entre le passage des colis au niveau du moyen de lecture automatique jusqu'à ce que les colis soient récupérés sur le convoyeur par les opérateurs, l'acquisition des images se faisant à une fréquence de préférence supérieure à 5Hz et inférieure à 100 Hz, plus préférentiellement supérieure à 10 Hz et inférieure à 30 Hz, afin de réaliser un contrôle en temps réel sans demander une puissance de calcul excessive. [0038] En utilisant les caméras, on acquiert des images numériques comprenant un colis en déplacement sur le convoyeur, ces images sont analysées par l'unité de contrôle-commande qui en extrait en temps réel des informations sur une position du colis sur le convoyeur et une dimension de celui-ci selon la direction de déplacement du colis sur le convoyeur pour réaliser un suivi du colis. [0039] L'analyse peut s'effectuer au moyen d'un réseau de neurones configure pour repérer les colis dans les images, comparer des images prises successivement et en déduire la position et le déplacement de chacun des colis compris dans ces images, l'analyse résultant en un suivi de ces colis au cours de leurs déplacements. [0040] L'une des caméras, la caméra 170a de la figure 1B, est agencée de manière à ce que son champ de vision couvre le passage des colis 110 au niveau du moyen 150 de lecture automatique, et l'unité de contrôle-commande identifie un colis donné portant des informations 112 lues par le moyen de lecture automatique en l'associant au colis repéré au niveau du moyen de lecture automatique dans l'image acquise par cette caméra au moment de la lecture de ces informations. [0041] Par « image acquise par cette caméra au moment de la lecture », il doit être compris que, dans une série d'images numériques prises en succession par ladite caméra, on considère l'image numérique temporellement la plus proche du moment de la lecture. [0042] A partir du moment où un colis transporté par le convoyeur est associé à un colis repéré sur une image, ce colis est suivi par analyse en temps réel des images prises successivement par l'ensemble des caméras ; le recouvrement des champs de vision des caméras permet de suivre le colis le long de son déplacement sur le convoyeur sans le perdre de vue en établissant une correspondance entre un colis quittant le champ de vison d'une caméra et entrant le champ de vision d'une caméra adjacente. [0043] Ce procédé permet de suivre en temps réel les colis transportés par le convoyeur, in- dépendamment de la vitesse de déplacement du convoyeur et des variations de cette vitesse ou d'arrêt inopiné, et est insensible aux manipulations des colis tant que ceux-ci restent sur le convoyeur et/ou dans le champ de vison des caméras, le suivi des colis est donc très robuste et adaptable. [0044] L'orientation des caméras est telle que, comme illustré par la figure 2A qui re- présente une image numérique 250 acquise par l'une des caméras, les champs de vison des caméras sont de préférence plus étendus dans la direction longitudinale du convoyeur, c'est-à-dire dans la direction Dir de déplacement des colis, que dans la direction transversale, et les colonnes de pixels des images numériques sont orientées perpendiculairement cette direction Dir de déplacement des colis. [0045] Au cours de l'analyse, pendant une étape S08, l'unité de contrôle-commande détecte les points Pextl Pext2 de chaque colis repéré sur les images numériques qui sont res- 6 pectivement le plus en amont et le plus en aval du convoyeur, et les deux colonnes de pixels CL1 et CL2 sur lesquelles ces deux points sont respectivement situés. [0046] Cette opération revient à extraire des images, et dans chaque image, la position Pet l'étendue E d'une projection de chaque colis sur un bord du convoyeur selon une direction perpendiculaire à la direction de déplacement sur le convoyeur (il est considéré ici que le bord du convoyeur est perpendiculaire à la direction de déplacement des colis). [0047] Il est à noter que la position P et l'étendue E sont considérées dans les images et peuvent donc s'exprimer en pixels, mais que, si besoin était, une calibration établissant une correspondance entre les points des images numériques et les positions réelles sur le convoyeur permettrait d'obtenir des positions et des étendues se mesurant en mètres au niveau du convoyeur ; la position Pet l'étendue E représentent des informations sur une position du colis et une dimension de celui-ci selon la direction (Dir) de déplacement du convoyeur. [0048] L'extraction des positions Pet des étendues E de chacun des colis à partir des images numériques constitue un suivi des colis sur la base duquel l'unité de contrôle-commande commande, au cours d'une étape 810, des sources de lumière réparties le long du convoyeur sous forme d'une bande 120 de sources 205 de lumière de manière à former des segments lumineux 122 ayant des longueurs L selon la direction Dir de déplacement qui sont sensiblement égales aux dimensions D des colis respectifs selon la direction de déplacement et se déplacent avec les colis respectifs, comme indiqué sur la figure 1A. [0049] Plus précisément, l'unité de contrôle-commande allume les sources de lumière situées au niveau de la projection d'un colis en allumant les sources de lumière positionnées, sur les images, entre les colonnes CL1 et CL2 définissant la position et l'étendue de ce colis sur une image, par exemple au moyen d'une correspondance préétablie entre, d'une part, les colonnes de pixels des images et, d'autre part, les positions des sources de lumière 205 le long du convoyeur. [0050] La correspondance peut être récupérée par l'unité de contrôle-commande dans une table de correspondance préparée à l'avance et stockée dans la base de données 162. [0051] L'analyse des images et les commandes du système de contrôle-commande se réalisant en temps réel, l'allumage des sources de lumière est réactualisé en permanence et mène à la formation de segments lumineux se déplaçant avec les colis, ce qui permet aux opérateurs d'associer immédiatement un segment lumineux mobile à un colis en déplacement sur le convoyeur. [0052] Ainsi, la figure 2B montre une situation initiale et trois réactualisations successives de l'allumage de sources de lumière d'une portion d'une bande 120 de sources de lumière à quatre instants successifs tO0 à t03, avec les motifs 205a et 205b indiquant 7 respectivement des sources 205 de lumière éteintes et des sources 205 de lumière allumées. [0053] Les réactualisations successives permettent de contrôler la position et la longueur L d'un segment lumineux 122 mobile le long du convoyeur, la longueur L étant proportionnelle à l'étendue E d'une projection de chaque colis sur un bord du convoyeur selon une direction perpendiculaire à la direction de déplacement sur le convoyeur, cette projection étant considérée sur l'une des images numériques utilisées pour le suivi du colis. [0054] Si, par exemple, chaque pixel de l'une des images correspond à un carré de 1 cm de côté sur le convoyeur et que la bande 120 de sources de lumière est constituée de sources de lumière telles que des diodes réparties le long du convoyeur selon un pas de 1 cm, alors chaque diode correspond à une des colonnes de pixels de l'une des images. [0055] Dans l'exemple ci-dessus, pour le cas d'un colis dont la projection sur le bord du convoyeur selon une direction perpendiculaire à la direction de déplacement s'étend sur 50 pixels sur les images, alors le système de contrôle-commande commande l'allumage des 50 diodes correspondant à ces 50 pixels, ce qui se traduit par un segment lumineux produit par les diodes d'environ 50 cm, ce segment lumineux se déplaçant avec le colis. [0056] Deux bandes 120 de sources de lumière peuvent encadrer le convoyeur 100 et être commandées indépendamment par le système de contrôle-commande, par exemple afin de générer des segments lumineux à destination d'opérateurs situés de part et d'autre du convoyeur pour transférer des colis dans des sorties de tri situées elles aussi de part et d'autre du convoyeur, comme illustré par la figure 1A. [0057] La figure 2C illustre que le système de contrôle-commande 160 est fonction- nellement connecté au scanner 150, aux caméras 160a à 160d, aux bandes 120 de sources de lumière, aux voyants lumineux 142 et à la base de données 162. [0058] Dans ce mode de réalisation, le convoyeur est divisé en sections de tri Sec-1 à Sec-4 indiquées sur la figure 3A, chaque section de tri étant assignée à un opérateur donné ayant la responsabilité de transférer les colis à destination d'une ou plusieurs sorties de tri données au cours d'une étape 512, le système de contrôle-commande ne générant les segments lumineux d'indication de tri des colis que lorsque ces derniers entrent dans la section de l'opérateur responsable de leurs destinations de tri respectives. [0059] La figure 3A donne l'exemple d'une vue de côté d'un convoyeur transportant des colis à trier à 5 instants successifs tu à t4. [0060] Comme illustré, un segment lumineux 122x associé à un colis 110x n'est généré que lorsque ce colis entre dans la section Sec-3 sous la responsabilité d'un opérateur auquel est assigné le transfert de ce colis dans une sortie de tri. [0061] En revanche, les segments lumineux 122y et 122z associés respectivement aux colis 8 110y et 1 10z sont générés dès que ces colis entrent dans la section Sec-2 sous la responsabilité d'un opérateur auquel sont assignés les transferts de ces colis. [0062] Dans ces deux cas, lorsque les colis sont retirés du convoyeur par les opérateurs, ils n'apparaissent plus sur les images numériques et n'y sont donc plus repérés, et la génération des segments lumineux respectifs s'arrête au cours d'une étape S14, ce qui correspond à l'instant t4 de la figure 3A pour les colis 110x et 110y. [0063] Comme illustré par la figure 3B, le procédé selon l'invention permet de générer des segments lumineux qui sont associés à des colis respectifs et qui permettent de rapidement et sûrement les identifier aussi bien dans une situation (a) dans laquelle les colis sont égrenés sur le convoyeur que dans une situation (h) dans laquelle les colis se chevauchent selon la direction perpendiculaire à la direction Dir de déplacement. [0064] Dans la figure 3B, il est par exemple aisé pour un opérateur de voir que les in- dicateurs lumineux 122a et 122h sont respectivement associés aux colis 110a et 110b, et ce en dépit de leur chevauchement avec d'autres colis. [0065] Cette caractéristique est très avantageuse puisqu'un égrenage des colis sur le convoyeur n'est pas nécessaire, et donc que les colis peuvent occuper le convoyeur de manière beaucoup plus dense, ce qui augmente le débit de tri et simplifie la procédure et l'infrastructure de disposition des colis sur le convoyeur. [0066] Lorsqu'un opérateur ne détecte pas d'ambiguïté quant au colis associé à un segment lumineux donné au cours de l'étape de test TOO du diagramme de la figure 4, comme par exemple dans les situations (a) et (b) des figures 3B, l'opérateur transfère simplement les colis au cours de l'étape S12. [0067] Lorsqu'un opérateur détecte une ambiguïté, comme par exemple dans la situation (a) de la figure 3C dans laquelle deux colis 110c et 110d de mêmes dimensions et de même orientation se trouvent au même niveau du convoyeur, il est impossible de déterminer a priori à quel colis le segment lumineux 122 est associé. [0068] Dans un tel cas, une simple manipulation de l'un des colis par l'opérateur au cours d'une étape Sll suffit à lever l'ambiguïté, par décalage longitudinal de l'un des colis par rapport à l'autre et/ou par changement de son orientation, puis de procéder au transfert de l'étape S12. [0069] Le décalage longitudinal d'un colis par rapport à l'autre entraînera un décalage du segment lumineux par rapport à l'un des colis, ce qui est une première manière de lever l'ambiguïté. [0070] Une rotation d'un colis entraînera généralement une variation de la longueur du segment lumineux associé, passant de Ll dans la situation (a) à L2 dans la situation (b) après manipulation du colis 110d. [0071] Ainsi, dans l'exemple de la figure 3C, l'une ou l'autre des manipulations précédentes effectuée par un opérateur permet de lever l'ambiguïté et d'associer sûrement le 9 segment lumineux 122 au colis 110d, et non au colis 110e. [0072] Lorsqu'un colis est sûrement identifié, un opérateur le récupère sur le convoyeur et le transporte jusqu'à la sortie de tri 130 dans laquelle il doit être transféré au cours de l'étape S12. [0073] Pour assister l'opérateur, le système de contrôle-commande allume le voyant lumineux 142 associé à cette sortie, par exemple au moment où le colis n'est plus repéré sur les images numériques utilisées pour le suivi du colis. [0074] Pour faciliter davantage le travail des opérateurs Op, les sources de lumière 205 et les voyants lumineux 142 peuvent être aptes à émettre plusieurs couleurs de lumière. [0075] Ainsi, une sortie de tri peut être associée à une couleur particulière qui lui est propre, et le système de contrôle-commande peut générer en conséquence des segments lumineux de cette couleur particulière lorsqu'ils sont associés à un colis devant être transféré à cette sortie de tri, chaque sortie de tri étant associée à une couleur différente des autres sorties de tri. [0076] 11 doit être entendu par « couleur différente » qu'un opérateur peut aisément distinguer cette couleur des autres couleurs. [0077] Par exemple, si les colis 1 10y et 110z de la figure 3A doivent être transférés à une même sortie, les segments lumineux respectifs 122y et 122z émettront une lumière d'une même première couleur tandis que si le colis 110x doit être transféré à une autre sortie, l'indicateur lumineux 122x émettra une lumière d'une seconde couleur, différente de la première couleur. [0078] De la même manière, le système de contrôle-commande peut commander les voyants lumineux 142 de manière telle qu'ils émettent chacun la couleur de leurs sorties de tri respectives et celle des segments lumineux 122 indiquant les colis devant respectivement y être transférés. [0079] Les correspondances de couleurs entre les sorties de tri d'une part et les segments lumineux 122 et/ou les voyants lumineux 142 d'autre part peuvent être indiquées dans une table stockée dans la base de données 162. [0080] Dans le procédé selon l'invention, grâce au suivi des colis incluant l'extraction d'informations sur leurs positions et leurs dimensions selon la direction de déplacement du convoyeur et le contrôle en temps réel des segments lumineux, la levée d'ambiguïté quant à l'identification d'un colis à transférer par un opérateur peut également se faire en temps réel, et ce de la manière très simple expliquée plus haut, ce qui apporte au procédé de tri simplicité opérationnelle, robustesse et souplesse. [0081] L'expression «temps réel » doit être comprise dans cette description comme décrivant une réaction du système de contrôle-commande à la suite d'une action sur les colis qui est suffisamment rapide pour que les opérateurs en perçoivent presque immédiatement les conséquences dans les positions et longueurs des segments lumineux, par exemple moins de 5s après l'action sur les colis, de préférence moins dc 2s, et plus préférentiellement moins d'une seconde. [0082] De plus, la lecture d'informations de destination de colis et la mémorisation d'association entre les destinations et les sorties de tri par les opérateurs ne sont pas nécessaires, le procédé indiquant directement aux opérateurs, par le biais de signaux lumineux, les colis à transférer et les sorties dc tri où transférer ces colis, cc qui permet une grande efficacité du tri en terme de vitesse et de fiabilité ainsi qu'une excellente souplesse organisationnelle. [0083] Tl va de soi que la présente invention ne saurait être limitée au mode de réalisation tel qu'exposé plus haut, susceptible de subir des modifications sans pour autant sortir du cadre dc l'invention. 11 [Revendication I] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4]