Brevet FR3085766A1 — publié le 20200313

Titre : Procédé d'assistance par ordinateur dans la gestion d'une ligne de production La présente invention entre dans le domaine de la gestion d'une ligne de production. L'invention concerne plus particulièrement l'assistance par ordinateur d'un opérateur dans la gestion de module d'une ligne de production. De manière connue, la gestion d'une ligne de production s'effectue à partir d'un poste centralisé de supervision situé à un emplacement fixe de ladite ligne. Pour des raisons évidentes d'optimisation, certaines commandes d'un tel poste ont été déportées vers un terminal mobile, susceptible d'être transporté par un opérateur. Ledit terminal portable sert de support d'exécution à une interface homme-machine (IHM) logicielle dédiée à ladite ligne de production. Dès lors, l'opérateur peut superviser un module de la ligne en se situant à proximité et en vue directe. Récemment, pour améliorer l'intervention de l'opérateur, l'IHM assure un affichage d'une modélisation virtuelle de certains éléments de ladite ligne, au travers d'un moyen d'affichage équipant ledit terminal portable. Généralement, lesdits moyens d'affichage consistent en un écran sur lequel on affiche ladite modélisation virtuelle en superposition d'une image ou d'un flux vidéo enregistré en temps réel, par une caméra équipant ledit terminal portable. Récemment, plusieurs technologies holographiques numériques permettent d'afficher une modélisation virtuelle sur une surface translucide, en superposition de la vision de l'utilisateur, par exemple sur forme d'un casque ou de lunettes holographiques. Les moyens d'affichage de la modélisation virtuelle sont alors constitués par cette surface translucide holographique. Les documents WO 2007/066166 et WO 2017/186450 décrivent des terminaux mobiles, sous forme de casque ou lunettes porté par l'opérateur, affichant une réalité mixte en superposition de sa vue de la ligne de production. L'IBM offre donc à l'opérateur une réalité augmentée, susceptible de mettre visuellement en évidence un ou plusieurs éléments de la ligne de production que l'opérateur doit contrôler. Il est alors nécessaire d'aligner le modèle virtuel 5 en fonction de l'orientation du terminal portable, voire de centrer ledit modèle virtuel sur un élément du module choisi par l'opérateur, afin que les images réelles et virtuelles se superposent parfaitement. En particulier, afin de sélectionner un élément à 10 contrôler de la ligne de production, il a été imaginé un système de détection et de lecture d'un code unique d'identification appliqué sur ledit élément, directement par impression d'un marquage ou par application d'une étiquette. Le document EP 2 860 597 vise la détection optique et 15 l'identification d'un code bidimensionnel, de type matriciel, par un terminal mobile équipé de moyens de lecture optique. Après identification, un modèle virtuel de l'élément identifié peut être affiché en superposition de façon alignée sur l'image capturée, avec notamment une transparence et/ou des couleurs 20 assurant visuellement sa mise en évidence. D'ores et déjà, un inconvénient de cette reconnaissance optique réside dans le positionnement des codes qui doit être obligatoirement accessible visuellement en ligne directe pour chaque élément susceptible d'être contrôlé. De plus, la lecture 25 optique peut induire des reflets, notamment en raison de l'aspect brillant de certaines pièces, empêchant ou rendant difficile l'identification du code. Un autre inconvénient est lié à la profondeur de champ entre l'élément identifié et l'affichage de son modèle virtuel, 30 entraînant des décalages entre la superposition des éléments réels et le modèle virtuel. De surcroît, la reconnaissance s'effectue impérativement en ligne directe par rapport à l'environnement. En cas d'obstacle présent entre l'opérateur et l'élément réel, il 35 n'est alors pas possible d'appliquer convenablement en superposition le modèle virtuel, générant encore une fois des décalages. Une fois un élément identifié, l'IHM assure une interactivité par l'opérateur, permettant de collecter des informations concernant ledit élément, notamment au travers 5 d'un système informatique centralisé, et de les afficher. Il est alors aussi possible de transmettre des instructions virtuelles, notamment concernant des étapes pour la maintenance d'un tel élément. Ces compléments consistent en une réalité virtuelle qui, combinée avec la réalité augmentée, forment une 10 réalité mixte, assistant informatiquement l'opérateur dans sa supervision et ses tâches à accomplir. Par ailleurs, si théoriquement, une telle visualisation virtuelle de l'intégralité des éléments d'une ligne de production est envisageable, elle est difficilement réalisable 15 avec les appareils actuels. En effet, une contrainte majeure d'afficher une réalité mixte, notamment au travers d'un terminal portable, réside dans la quantité conséquente de données à traiter et à afficher au niveau dudit terminal, au regard de ses ressources informatiques limitées du fait de son 20 caractère portatif, en particulier ses ressources graphiques. Il en résulte une limitation de la quantité de données susceptibles d'être affichées, ou encore un délai préjudiciable jusqu'à l'affichage par l'IHM. En outre, la modélisation virtuelle tridimensionnelle est extrêmement gourmande en 25 ressources lors de son exécution, nécessitant des ressources graphiques dédiées conséquentes pour leur traitement informatique. Actuellement, les terminaux mobiles ne permettent que difficilement le traitement et l'affichage de l'intégralité du modèle virtuel d'une ligne de production. De surcroît, 30 l'ajout de la lecture optique de code d'identification, entraîne une charge supplémentaire de traitement d'informations au niveau dudit terminal portable. L'invention a pour but de pallier les inconvénients de l'état de la technique en proposant de cibler le modèle virtuel 35 exécuté au niveau du terminal porté par un opérateur, au travers d'une localisation précise de l'emplacement et de 4 l'orientation dudit terminal par rapport à la ligne de production. En d'autres termes, l'invention limite le modèle virtuel à afficher par rapport à la situation exacte du terminal, sans charger et/ou transférer l'intégralité des 5 données liées à la ligne de production. Ainsi, la quantité de données, notamment graphiques, traitées et affichées se trouve allégée, assurant une exécution fluide et instantanée par ledit terminal portable. Pour ce faire, l'invention prévoit de détermine 10 précisément la position du terminal portable par rapport à la ligne de production, puis d'afficher uniquement le modèle virtuel correspondant à la position déterminée. A cet effet, l'invention concerne un procédé d'assistance par ordinateur dans la gestion d'une ligne de production, dans 15 lequel, en outre : - un terminal portable exécute et affiche une interface homme-machine (IHM) ; - ledit terminal visualise au travers de moyens d'affichage au moins d'un module de ladite ligne de 20 production ; Un tel procédé se caractérise en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : - effectuer une localisation géographique dudit terminal au sein d'un référentiel tridimensionnel centré sur ladite 25 ligne de production et déterminer la position dudit terminal par rapport audit module ; - afficher via lesdits moyens d'affichage en superposition un modèle virtuel limité audit module en fonction de ladite position déterminée dudit terminal. 30 Selon d'autres caractéristiques additionnelles, non limitatives, on peut déterminer la position dudit terminal au moyen d'au moins un capteur de position tridimensionnelle relié audit terminal. On peut déterminer l'orientation dudit terminal au travers 35 d'au moins un premier et un second capteur de position tridimensionnelle distants l'un de l'autre et reliés audit 5 terminal. Lesdits moyens d'affichage peuvent comprendre un écran et qu'on capture un flux vidéo dudit module et qu'on l'affiche au travers dudit écran. 5 Lesdits moyens d'affichage peuvent comprendre une surface translucide et qu'on affiche sur ladite surface translucide de façon holographique ledit modèle virtuel limité. On peut centrer ledit référentiel en positionnant au moins deux bornes d'émission/réception distantes l'une de l'autre et 10 situées au niveau de ladite ligne de production. Ainsi, la localisation géographique assure un positionnement extrêmement précis, permettant de délimiter le modèle virtuel à l'emplacement et selon l'orientation exacts du terminal portable, en fonction d'où se trouve l'opérateur par 15 rapport à la ligne de production. De plus, la précision du positionnement selon l'invention assure un alignement parfait entre le modèle virtuel et la capture réelle, s'affranchissant de la détection et de l'identification d'un élément du module. 20 En outre, l'invention permet d'afficher et d'aligner parfaitement le modèle virtuel correspondant au module ciblé, peu importe le champ vision réel de l'opérateur ou le champ de capture de la caméra, s'affranchissant de tout obstacle présent entre le terminal et/ou l'opérateur et la machine. Dès lors, au 25 travers du positionnement exact obtenu par l'invention, l'affichage du modèle sur le terminal est plus précis et indépendant d'éventuels changements de l'environnement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre des 30 modes de réalisation non limitatifs de l'invention, en référence aux figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 représente schématiquement une vue de dessus d'une ligne de production avec plusieurs modules, montrant un mode de réalisation préférentiel, non limitatif, avec plusieurs 35 bornes déterminant un référentiel centré sur ladite ligne de production, ainsi qu'un opérateur avec un terminal portable, 6 pourvu de deux capteurs, dont la position et l'orientation sont déterminés au sein dudit référentiel ; - la figure 2 représente schématiquement une vue en perspective d'un exemple de représentation d'un modèle virtuel 5 affiché sur des moyens d'affichage de type holographique, en superposition du module réel, montrant le champ de vision de l'opérateur La présente invention concerne la gestion d'une ligne de production 1. 10 Ladite ligne de production 1 comprend au moins un module 2, de préférence plusieurs modules 2. Chaque module 2 effectue un traitement des produits qui le traversent. Selon l'exemple de réalisation représenté sur la figure 1, montrant une partie d'une ligne de production 1, un poste de 15 fabrication de contenants, comme des bouteilles en matériau plastique, comprend, depuis l'amont vers l'aval, un module d'alimentation en préformes suivi d'un module de chauffage approvisionnant un module de moulage par soufflage ou par étirage-soufflage qui ressort des bouteilles au travers d'un 20 module de convoyage. Plus avant, l'invention concerne l'assistance par ordinateur dans la gestion de ladite ligne de production 1, plus précisément une assistance informatisée aidant un opérateur dans la gestion d'un ou plusieurs des modules 2 de 25 ladite ligne de production 1. Pour ce faire, la ligne de production 1 est équipée d'outils informatiques dédiés et configurés en vue de sa gestion. En particulier, un terminal 3 exécute et affiche une interface homme-machine (IHM) 4. Ledit terminal 3 est pourvu de 30 moyens d'affichage d'au moins un module 2. Les moyens d'affichage permettent aussi de visualiser ladite IHM 4. Un tel terminal 3 est prévu portable. Le terminal 3 peut se présenter sous la forme d'un terminal informatique, sous la forme d'une tablette ou d'un téléphone cellulaire, d'une montre 35 connectée, à savoir un terminal 3 équipé d'un écran. Ledit terminal 3 peut aussi comprendre une surface d'affichage 7 holographique, comme un casque ou des lunettes holographiques. Ainsi, l'opérateur peut transporter ledit terminal 3 au fil de ses déplacements le long de la ligne de production 1, ayant directement accès à toute ou partie de la gestion 5 informatisée d'un module 2 au travers de ladite IHM 4. Plus avant, au travers de ladite IHM 4, de façon non limitative, l'opérateur peut sélectionner différents modes de fonctionnement d'un module 2, vérifier l'état de certains composants ou suivre la production en cours, vérifier des 10 anomalies potentielles, ajuster des réglages, saisir des données relatives à la production, contrôler et effectuer une étape de maintenance. Dans ce contexte, l'invention prévoit d'automatiquement sélectionner le module 2 par rapport à la position de 15 l'opérateur, à savoir de la position du terminal qu'il transporte. Pour ce faire, il est prévu d'effectuer une localisation géographique dudit terminal 3 au sein d'un référentiel tridimensionnel 5 centré sur ladite ligne de production 1. En 20 centrant le référentiel 5, on connaît alors exactement la position relative de l'opérateur par rapport à la ligne de production 1. Ce centrage peut s'effectuer par l'intermédiaire de bornes 6. En particulier, au moins une borne 6 est positionnée 25 à un endroit fixe et déterminé, à un emplacement solidaire avec l'une des machines de la ligne de production 1 et/ou de son environnement, comme par exemple la structure du bâtiment. D'autres bornes 6 peuvent être positionnées à différents endroits, de préférence fixes, mais potentiellement de façon 30 mobile, à partir du moment où la distance relative entre chaque borne, surtout avec la borne 6 de centrage du référentiel 5, est parfaitement connue à chaque instant. Selon un mode de réalisation, on centre ledit référentiel 5 en positionnant au moins deux bornes 35 d'émission/réception au niveau de ladite ligne de production 1. Le référentiel est donc géo-centré sur un 8 émetteur/récepteur, de préférence plusieurs, permettant une triangulation du terminal 3. A cet effet, le terminal 3 peut intégrer des moyens adaptés pour permettent l'échange à distance d'informations, 5 par des moyens de communication sans fil. Préférentiellement, l'émission/réception est de type électromagnétique, sous forme d'ondes électromagnétiques, notamment de type RFID (« pour RadioFréquency Identification), par exemple à large bande ou à courte portée. 10 En particulier, au moins un capteur 8 de position tridimensionnelle est relié audit terminal 3. Il est alors possible de déterminer la position dudit terminal 3 par rapport audit module 2. Plus avant, au moins un second capteur 8 de position 15 tridimensionnelle relié audit terminal 3. Ainsi, il est possible de déterminer l'orientation dudit terminal 3, par rapport à la ligne de production 1, mais surtout par rapport à un module 2 situé à proximité. En d'autres termes, il est possible de savoir comment est positionné le terminal 3 par 20 rapport au module 2, en vis-à-vis, tourné vers le module 2 ou vers une autre direction. Dans le cadre d'une technologie RFID, un capteur 8 peut se présenter sous la forme d'un « tag » ou d'une étiquette RFID, qui émet un signal à réception du signal envoyé par la ou les 25 bornes 6. Dès lors, chaque capteur 8 doit être relié au terminal 3 de façon fixe ou solidaire, sans modification relative de position de l'un par rapport à l'autre. En outre, cette détermination sans contact, sans fil de la 30 position et de l'orientation du terminal 3 permet de s'affranchir de tout obstacle présent entre ledit terminal 3 et la ligne de production 1, en particulier un module 2 en particulier. Plus avant, l'invention prévoit d'afficher via lesdits 35 moyens d'affichage en superposition un modèle virtuel 7 limité audit module 2 en fonction de ladite position déterminée dudit 9 terminal 3. En somme, une fois la position du terminal 3 identifiée, surtout son orientation, il est possible de limiter les possibilités d'interaction de l'utilisateur avec les modules 2 situés à proximité. Ce choix permet de cibler une 5 partie du modèle virtuel 7 à afficher sur le terminal 3, au lieu de charger et exécuter le ou les modèles virtuels de l'intégralité de la ligne de production 1. Ainsi, le stockage et le transfert éventuel de données, mais surtout l'exécution sur le terminal 3 s'en trouve allégés, permettant de simplifier la 10 mise en oeuvre, les composants informatiques et aussi le format dudit terminal 3. En outre, le modèle virtuel 7 peut comprendre des éléments numériques, de préférence graphiques, telles des vidéos ou des animations tridimensionnelles. Il peut former une réalité 15 virtuelle et/ou augmentée, préférentiellement une réalité mixte, assistant l'opérateur dans sa supervision du module 2 et dans les tâches qu'il doit accomplir. Le modèle virtuel 7 peut incorporer des éléments virtuels interactifs, déclenchés par l'opérateur, comme par exemple un tutoriel ou un didacticiel. 20 Plus avant, le terminal 3 permet à l'opérateur de visualiser l'environnement. Pour ce faire, selon un premier mode de réalisation, lesdits moyens d'affichage peuvent comprendre un écran et on capture alors un flux vidéo dudit module 2, à savoir le module 25 2 vers lequel est orienté le terminal 3, de préférence des moyens de capteur 8 vidéo qu'il embarque. Dès lors, il est possible d'afficher au travers dudit écran le flux vidéo capturé. Il est alors possible d'y superposer la partie du module virtuel 7 préalablement définie. 30 Selon un autre mode de réalisation, lesdits moyens d'affichage peuvent comprendre une surface translucide et l'opérateur peut directement voir au travers. Au travers de la localisation et surtout de l'orientation du terminal 3, il est possible d'affiche sur ladite surface translucide de façon 35 holographique ledit modèle virtuel 7 limité. Dans ce contexte, le terminal 3 peut se présenter sous la forme d'un casque ou de 10 lunettes holographiques. Ainsi, la détermination de la position et de l'orientation du terminal 3 permet d'ajuster de façon précise le modèle virtuel 7 sur l'environnement direct de l'opérateur. Le 5 résultat d'une telle superposition est schématisé sur la figure 2. L'opérateur peut alors obtenir des informations complémentaires, comme une marche à suivre pour une maintenance, au travers dudit module virtuel 7 affiché et dédié au module 2 sur lequel ledit opérateur souhaite intervenir. 10 L'utilisation de l'invention permet de simplifier l'accès aux informations pour l'opérateur, sans avoir à sélectionner des données spécifiques en rapport avec le module 2 sur lequel il souhaite intervenir. L'invention détermine automatiquement le module 2 par rapport à la position de l'opérateur et du 15 terminal 3 qu'il REVENDICATIONS1. Procédé d'assistance par ordinateur dans la gestion d'une ligne de production (1), dans lequel, en outre : - un terminal portable (3) exécute et affiche une interface homme-machine (111M) (4) ; - ledit terminal (3) visualise au travers de moyens d'affichage au moins un module (2) de ladite ligne de production (1) ; caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes suivantes : - effectuer une localisation géographique dudit terminal (3) au sein d'un référentiel tridimensionnel (5) centré sur ladite ligne de production (1) et déterminer la position dudit terminal (3) par rapport audit module (2) ; - afficher via lesdits moyens d'affichage en superposition un modèle virtuel (7) limité audit module (2) en fonction de ladite position déterminée dudit terminal (3). 2. Procédé d'assistance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine la position dudit terminal (3) au moyen d'au moins un capteur (8) de position tridimensionnelle relié audit terminal (3). 3. Procédé d'assistance selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on détermine l'orientation dudit terminal (3) au travers d'au moins un premier et un second capteur (8) de position tridimensionnelle distants l'un de l'autre et reliés audit terminal (3). 4. Procédé d'assistance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'affichage comprennent un écran et qu'on capture un flux vidéo dudit module (2) et qu'on l'affiche au travers dudit écran. 5. Procédé d'assistance selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'affichage comprennent une surface translucide et qu'on 12 affiche sur ladite surface translucide de façon holographique ledit modèle virtuel (7) limité. 6. Procédé d'assistance selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'on 5 centre ledit référentiel (5) en positionnant au moins deux bornes (6) d'émission/réception distantes l'une de l'autre et situées au niveau de ladite ligne de production (1).