Brevet FR3146417A1 — publié le 20240913

Installation de tri d’objets (2) comprenant : - un système polyarticulé comportant un préhenseur (4) accouplé avec un outil (5) amovible de prise, configuré pour saisir, un par un, des objets (2) et les déposer dans un exutoire (3) ; - au moins un exutoire (3) ; - un magasin (6) d’outils (5) de prise de remplacement. Selon l’invention, l’installation (1) comprend au moins un capteur (7), positionné au niveau de l’exutoire (3) pour détecter que des objets (2) censés être saisis par l’outil (5) sont déposés dans l’exutoire (3), connecté à une unité de contrôle du système polyarticulé exécutant un programme d’ordinateur programmé pour commander le désaccouplement et le dépôt de l’outil (5) considéré non fonctionnel sur le magasin (6) d’outils (5), et l’accouplement du préhenseur (4) avec un outil (5) de remplacement lorsqu’une des conditions suivantes est réalisée : - X dépôts d’objets (2) dans l’exutoire (3) non détectés consécutifs ; - Y dépôts d’objets (2) dans l’exutoire (3) non détectés sur Z X, Y et Z étant des valeurs numériques. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Installation et procédé de tri d’objets L’invention se rapporte au secteur technique des installations de tri d’objets présentés en vrac volumique, immobile ou défilant sur un convoyeur, en vue d’être saisis, un par un, par un système polyarticulé et être déposés dans un exutoire. Par l’expression « système polyarticulé », on entend un système robotisé quatre ou six axes par exemple. L’installation concerne une installation et un procédé de tri optimisé, et trouve une application avantageuse lorsqu’il convient de trier des objets présentés en vrac et orientés aléatoirement, et de différentes natures et/ou matières et/ou formes. Art antérieur Il est connu de l’art antérieur une installation de tri d’objets comprenant : - un système polyarticulé comprenant un préhenseur accouplé avec un outil amovible de prise, configuré pour saisir, un par un, des objets et les déposer dans un exutoire ; - au moins un exutoire ; - un magasin d’outils de prise de remplacement. En pratique, un système de vision peut être assujetti au système polyarticulé pour, en association avec une unité de contrôle, définir des points de prise optimisés des objets par l’outil, et pour commander le déplacement du système polyarticulé. Ces installations sont avantageuses en ce qu’elles permettent de dévraquer, de déposer et de trier des objets de manière automatisée. Afin de détecter que le système polyarticulé saisit correctement l’objet et le dépose bien dans l’exutoire, le préhenseur peut embarquer des capteurs, dont la connectivité avec l’outil amovible et avec l’unité de contrôle est complexe à gérer. Ces capteurs peuvent notamment dépendre du type d’outil (ventouses ou pinces), de sorte que le changement d’outil ou de type d’outil devient difficile à gérer. D’autres capteurs, tel que des capteurs de couple par exemple, ne dépendent pas du type d’outil accouplé au préhenseur, mais leur efficacité est diminuée lorsque le poids des objets à saisir est faible, notamment de quelques grammes ou centaines de grammes (inférieur à 1kg). Ceci étant, le préhenseur est conçu principalement pour prendre un objet. De préférence, le préhenseur n’embarque aucune autre fonctionnalité autorisant ainsi une meilleure vélocité avec un poids réduit. L’un des buts de l’invention est de fournir une installation de tri d’objets par l’intermédiaire d’un système polyarticulé, qui soit de conception simple, et qui permet de détecter efficacement lorsque les objets saisis sont déposés dans l’exutoire, sans être perturbé par les changements d’outils, pouvant être de types et/ou de tailles différents, ni par le poids faible des objets à saisir. Un autre objectif de l’invention est d’améliorer les performances de saisies du système polyarticulé, et les cadences de triage, au fur et à mesure de son utilisation. À cet effet, il a été mis au point une installation de tri d’objets comprenant : - un système polyarticulé comportant un préhenseur accouplé avec un ou plusieurs outil(s) de prise, configuré(s) pour saisir, un par un, des objets et les déposer dans un exutoire ; - au moins un exutoire. Selon l’invention, l’installation comprend au moins un capteur, positionné au niveau de l’exutoire pour détecter que des objets censés être saisis par l’outil sont déposés dans l’exutoire, le capteur étant connecté à une unité de contrôle du système polyarticulé exécutant un programme d’ordinateur. Le programme d’ordinateur est programmé pour commander le remplacement de l’outil considéré non fonctionnel par un outil de remplacement lorsqu’une des conditions suivantes est réalisée : - X dépôts d’objets dans l’exutoire non détectés consécutifs ; - Y dépôts d’objets dans l’exutoire non détectés sur Z (moyenne glissante). X, Y et Z, étant des valeurs numériques choisies par l’homme du métier en fonction du des objets à saisir et de la complexité du flux, du taux d’échec accepté, du rendement désiré, et de l’application considérée. De cette manière, l’invention permet de s’affranchir, de manière simple et rationnelle, de la nécessité d’embarquer des capteurs directement sur le préhenseur ou sur l’outil et donc de gérer l’électronique inhérente, tout en détectant efficacement que les objets censés être saisis par l’outil sont déposés dans l’exutoire, sans être perturbé par les changements d’outils, pouvant être de type différent, ni par le poids des objets à saisir pouvant être faible. Le préhenseur n’est donc pas alourdi, de sorte que la cadence de triage n’est pas pénalisée. En d’autres termes, l’invention permet de déduire si l’outil de prise est non fonctionnel, c’est-à-dire qu’il peut être défaillant ou souillé, en interprétant l’information de détection du dépôt de l’objet dans l’exutoire envoyée par le capteur. Si l’outil est non fonctionnel, l’installation permet de remplacer automatiquement l’outil. L’invention est donc simple, la saisie de l’objet n’est pas obligatoirement détectée, mais l’analyse se fait au moment du dépôt dudit objet dans l’exutoire. Si le dépôt d’un objet dans l’exutoire n’a pas été détecté, c’est qu’il n’a soit pas été saisi, soit qu’il n’a pas été relâché. En pratique, le préhenseur peut être accouplé à plusieurs outils de sorte que le remplacement de l’outil consiste à faire pivoter l’outil ou le préhenseur pour utiliser un autre outil déjà monté sur le préhenseur. De préférence, le ou les outils sont amovibles et l’installation comprend un magasin d’outils de prise de remplacement, et le programme d’ordinateur est programmé pour commander le désaccouplement et le dépôt de l’outil considéré non fonctionnel sur le magasin d’outils, et l’accouplement du préhenseur avec l’outil de remplacement. Le magasin peut comprendre des outils de types et/ou de tailles différentes, de sorte que le changement d’outil par le préhenseur peut être effectué également lorsque l’outil, qui ne serait ni dégradé ni souillé, mais serait non fonctionnel du fait qu’il ne soit pas adapté aux objets à saisir. Dans cette situation, l’outil de remplacement peut être un outil de type différent, par exemple une pince au lieu d’une ventouse, ou bien de taille différente, par exemple une pince plus grande. D’une manière avantageuse, le programme d’ordinateur est programmé pour définir, en association avec un système de vision des objets à saisir, un point de prise optimisé par l’outil pour chacun des objets à saisir, et le capteur est configuré pour envoyer une information de détection au programme d’ordinateur qui est également programmé pour annoter, pour chacun des points de prise optimisés, lesquels ont ou n’ont pas donné lieu à la détection du dépôt d’un objet dans l’exutoire afin de réaliser un apprentissage du programme d’ordinateur. En particulier, les finalités sont de réaliser des statistiques de non-dépôts dans l’exutoire en fonction du type d’objets, de sa position, du préhenseur et ainsi de sélectionner le préhenseur adéquat, la technique de prise, les vitesses pour ainsi améliorer le programme d’ordinateur et optimiser la séquence de prise. Selon une forme de réalisation particulière : - l’outil est accouplé au préhenseur avec capacité de déplacement et de rotation le long et autour d’un axe par rapport au préhenseur ; - le préhenseur et l’outil comprennent des moyens d’accouplement/désaccouplement complémentaires, actionnables selon des mouvements successifs : * de déplacement, notamment par appui, de l’outil le long de l’axe et ; * de rotation du préhenseur autour de l’axe ; - le magasin comprend une pluralité de supports d’outils, comprenant chacun des moyens de blocage en rotation d’un outil sur lesquels le système polyarticulé est destiné à venir effectuer des mouvements successifs d’appui d’un outil le long de l’axe, et de rotation du préhenseur autour de l’axe pour désaccoupler le préhenseur avec un outil considéré non fonctionnel ou accoupler le préhenseur avec un outil de remplacement. De cette manière, l’opération de changement d’outil est simple, mais sécurisée car elle nécessite une combinaison de mouvements. De préférence, le support d’outils comprend également des moyens de blocage axial de l’outil engagé avec les moyens de blocage rotation, et ce afin de sécuriser les opérations d’accouplement et de désaccouplement de l’outil. Afin d’éviter toute fausse manipulation, les supports d’outils du magasin comprennent des détecteurs de présence des outils, connectés à l’unité de contrôle. Selon une forme de réalisation particulière, les moyens d’accouplement/désaccouplement comprennent au moins un élément de blocage solidaire de l’outil ou du préhenseur, et un élément de guidage ménagé respectivement sur le préhenseur ou l’outil destiné à guider l’élément blocage vers une zone de blocage lors du mouvement de rotation. Par exemple, l’élément blocage présente la forme d’au moins une tige à tête, et l’élément de guidage se présente sous la forme d’au moins une lumière oblongue et arquée présentant une portion élargie pour recevoir en insertion la tête de la tige, suivie d’une portion rétrécie de sorte qu’après mouvement de rotation, la tête de la tige est bloquée axialement dans la lumière oblongue au niveau de la zone de blocage. L’invention concerne également un procédé de tri, consistant à saisir et à déposer, un par un, des objets dans un exutoire par l’intermédiaire d’un système polyarticulé comportant un préhenseur accouplé avec un outil amovible de prise et, à désaccoupler et déposer l’outil considéré non fonctionnel sur un magasin d’outils, et à accoupler le préhenseur avec un outil de remplacement, lorsqu’une des conditions suivantes est réalisée : - X dépôts d’objets dans l’exécutoire non détectés consécutifs ; - Y dépôts d’objets dans l’exutoire non détectés sur Z (moyenne glissante) ; avec X, Y et Z étant des valeurs déterminées par l’homme du métier. est une représentation en perspective d’une installation de tri selon l’invention, illustrant le magasin d’outils et le préhenseur d’un système polyarticulé. est une représentation similaire à celle de la , en détail sur le magasin d’outils. est une vue en perspective du préhenseur du système polyarticulé accouplé à un outil de prise. est une vue éclatée illustrant les moyens d’accouplement/désaccouplement du préhenseur avec l’outil de prise. est une vue en coupe du préhenseur accouplé avec l’outil de prise. est une vue illustrant un champ de vision d’un système de vision et affichant des points de prise optimisés des objets, déterminés par le programme d’ordinateur exécuté par l’unité de contrôle du système polyarticulé. est une vue illustrant l’exutoire mis en œuvre dans la présente invention. Description détaillée de l’invention En référence aux figures 1 à 7, l’invention concerne une installation (1) et un procédé de tri d’objets (2), présentés et orientés aléatoirement, de tailles, formes, et de natures éventuellement différentes, en vrac volumique ou surfacique, dans le but de les saisir automatiquement, un par un, par un système polyarticulé, et de les déposer dans au moins un exutoire (3). Le système polyarticulé, non représenté, est par exemple un robot quatre ou six axes, bien connu de l’état de la technique, et est apte à saisir un objet (2), par un point de prise spécifique dudit objet (2). À cet effet le système polyarticulé comprend un préhenseur (4) accouplé avec un ou plusieurs outils (5) de préférence amovibles, tels que des pinces et/ou des ventouses. L’installation (1) comprend un exutoire (3) dans lequel les objets (2) sont destinés à être déposés un à un, ainsi que, de préférence, un magasin (6) d’outils (5) de prise de remplacement, identique, ou bien de types et/ou de tailles différents, permettant de pouvoir changer l’outil (5) du préhenseur (4) lorsque l’outil (5) est considéré non fonctionnel, car il est par exemple souillé ou dégradé, ou bien lorsqu’il n’est pas adapté à l’objet (2) à saisir. En pratique, l’installation (1) comprend une unité de contrôle qui exécute un programme d’ordinateur programmé pour définir, par exemple en association avec un système de vision, non représenté, des objets (2) à saisir, un point de prise optimisé par l’outil (5) pour chacun des objets (2) à saisir présents dans le champ de vision, voir . L’invention est remarquable en ce qu’elle ne se focalise pas sur la détection de la saisie de l’objet (2), même si cette détection peut être mise en œuvre, mais plutôt sur la détection du dépôt dans l’exutoire (3) des objets (2) censés être saisis par l’outil (5). À cet effet, l’installation (1) comprend au moins un capteur (7), positionné au niveau de l’exutoire (3), tel qu’un capteur (7) de détection à laser et faisceau barrage positionné à l’entrée de l’exutoire (3), ou tout autre type de capteur (7) permettant de détecter que l’objet (2) est déposé dans l’exutoire (3). Le capteur (7) est connecté à l’unité de contrôle pour lui envoyer une information de détection. Le programme d’ordinateur exécuté par l’unité de contrôle est programmé pour commander un remplacement de l’outil (5), considéré non fonctionnel, par un outil (5) de remplacement lorsqu’une des conditions suivantes est réalisée : - X, par exemple 10, dépôts consécutifs d’objets (2) dans l’exutoire (3) non détectés par le capteur (7) ; - Y, par exemple 20, dépôts d’objets (2) dans l’exutoire (3) non détectés sur Z, par exemple 50, ce qui constitue une moyenne glissante. Le remplacement de l’outil (5) peut consister à utiliser un autre outil (5) déjà monté sur le préhenseur, ou bien à commander le désaccouplement et le dépôt de l’outil (5) considéré non fonctionnel sur le magasin (6) d’outils (5), et l’accouplement du préhenseur (4) avec l’outil (5) de remplacement. De cette manière, lorsque le système polyarticulé a été commandé pour saisir un objet (2) et le déposer dans l’exutoire (3), si le dépôt n’est pas détecté X fois de suite, ou Y fois sur Z, le changement d’outil (5) est commandé puisque cela signifie que l’outil (5) n’est pas fonctionnel, c’est-à-dire qu’il est soit défaillant, soit souillé, soit qu’il n’est pas adapté en taille ou en type (pince ou ventouse) à l’objet (2) à saisir. Dans cette configuration, le programme d’ordinateur est également programmé pour annoter, pour chacun des points de prise (8) optimisés identifiés, voir , lesquels ont, ou n’ont pas, donné lieu à la détection du dépôt d’un objet (2) dans l’exutoire (3). De cette manière, cela permet de réaliser un apprentissage du programme d’ordinateur et ce afin d’améliorer ses performances dans la définition des points de prise optimisés, et en particulier en fonction de l’outil (5) accouplé au préhenseur (4). En référence aux figures 3 à 5, et afin de réaliser les opérations d’accouplement et de désaccouplement de l’outil (5), l’outil (5) est amovible et accouplé au préhenseur (4) avec capacité de déplacement et de rotation le long et autour d’un axe par rapport au préhenseur (4), et de préférence à l’encontre d’un ressort (9) positionné autour de l’axe, entre l’outil (5) et le préhenseur (4), et exerçant par exemple un effort tendant à repousser l’outil (5) et le préhenseur (4). Le préhenseur (4) et l’outil (5) comprennent des moyens d’accouplement/désaccouplement complémentaires, qui sont actionnables selon des mouvements successifs : - de déplacement, et notamment par appui, de l’outil (5) le long de l’axe et ; - de rotation du préhenseur (4), ou respectivement de l’outil (5), autour de l’axe. Pour pouvoir réaliser les opérations d’accouplement/désaccouplement en tant que telles, le magasin (6) d’outils (5) comprend une pluralité de supports (10) d’outils (5), comprenant chacun des moyens de blocage en rotation d’un outil (5), sur lesquels le système polyarticulé est destiné à venir effectuer des mouvements successifs d’appui d’un outil (5) le long de l’axe, et de rotation du préhenseur (4) autour de l’axe pour désaccoupler du préhenseur (4) un outil (5) considéré non fonctionnel, ou accoupler avec le préhenseur (4) un outil (5) de remplacement. De préférence, l’outil (5) comprend des éléments en saillies (11), tels que des doigts, par exemple en saillies selon une direction orthogonale à l’axe de déplacement de l’outil (5) par rapport au préhenseur (4), destinés à s’engager dans les moyens de blocage en rotation, qui peuvent par exemple se présenter sous la forme d’éléments en creux complémentaires (12), tels que des rainures comme illustré, ménagés dans le support. Afin de sécuriser davantage les opérations d’accouplement/désaccouplement de l’outil (5), le support comprend des moyens de blocage axial de l’outil (5) engagé avec les moyens de blocage en rotation. Par exemple ces moyens de blocage axial comprennent des butées (13), positionnées par exemple au droit des moyens de blocage en rotation (11, 12), et écartés d’une distance supérieure à l’épaisseur des doigts de l’outil (5). Toujours de manière à sécuriser les opérations d’accouplement/désaccouplement, et optimiser les retours d’information, les supports (10) d’outils (5) du magasin (6) comprennent des détecteurs de présence (14) des outils (5), de tout type approprié, connectés à l’unité de contrôle de sorte que l’unité de contrôle est informée, en temps réel, de quels supports (10) sont occupés ou vacants, avec quel type d’outil (5) et de quel état, à savoir de remplacement ou défaillant. Les moyens d’accouplement/désaccouplement peuvent être de tous types appropriés. Selon une forme de réalisation particulière, ces derniers comprennent au moins un élément de blocage (15), par exemple au moins une tige à tête, solidaire de l’outil (5) ou du préhenseur (4), et un élément de guidage (16) ménagé respectivement sur le préhenseur (4) ou l’outil (5), par exemple une lumière oblongue et arquée présentant une portion élargie pour recevoir en insertion la tête de la tige, suivie d’une portion rétrécie, destinée à guider l’élément de blocage (15) vers une zone de blocage (17) lors du mouvement de rotation. Ainsi, la portion rétrécie permet, après le mouvement de rotation de l’outil (5) par rapport au préhenseur (4), de bloquer axialement la tête de la tige dans la lumière oblongue au niveau de la zone de blocage (17). La zone de blocage (17) est de tout type approprié, et se présente par exemple sous la forme d’un élément de coincement ou d’un revêtement adhérent particulier et, dans une forme de réalisation particulière, la zone de blocage (17) comprend un lamage pour loger la tête de la tige en position de blocage, notamment maintenue par l’effort exercé par le ressort (9). Il ressort de ce qui précède que l’invention permet de fournir une installation et un procédé de tri d’objet avec un système polyarticulé, qui soient de conception simple, et qui permettent de détecter efficacement lorsque les objets saisis sont déposés dans l’exutoire, sans être perturbé par les changements d’outils, pouvant être de types et/ou de tailles différents, ni par le poids faible des objets à saisir. Le retour d’information du capteur, connecté à l’unité de contrôle qui exécute le programme permet également d’améliorer les performances de saisies du système polyarticulé, et les cadences de triage, au fur et à mesure de son utilisation. Installation (1) de tri d’objets (2) comprenant : - un système polyarticulé comportant un préhenseur (4) accouplé avec un ou plusieurs outils (5) de prise, configuré(s) pour saisir, un par un, des objets (2) et les déposer dans un exutoire (3) ; - au moins un exutoire (3) ; caractérisé e en ce que l’installation (1) comprend au moins un capteur (7), positionné au niveau de l’exutoire (3) pour détecter que des objets (2) censés être saisis par l’outil (5) sont déposés dans l’exutoire (3), connecté à une unité de contrôle du système polyarticulé exécutant un programme d’ordinateur programmé pour commander un remplacement de l’outil (5) considéré non fonctionnel par un outil (5) de remplacement lorsqu’une des conditions suivantes est réalisée : - X dépôts d’objets (2) dans l’exutoire (3) non détectés consécutifs ; - Y dépôts d’objets (2) dans l’exutoire (3) non détectés sur Z X, Y et Z étant des valeurs numériques. Installation (1) de tri selon la revendication 1, caractérisée en ce qu e l’outil (5) est amovible, l’installation comprend un magasin (6) d’outils (5) de prise de remplacement, et le programme d’ordinateur est programmé pour commander le désaccouplement et le dépôt de l’outil (5) considéré non fonctionnel sur le magasin (6) d’outils (5), et l’accouplement du préhenseur (4) avec l’outil (5) de remplacement. Installation (1) de tri selon la revendication 2, caractérisée en ce que le magasin (6) comprend des outils (5) de types ou de tailles différentes. Installation (1) de tri selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le programme d’ordinateur est programmé pour définir, en association avec un système de vision des objets (2) à saisir, un point de prise (8) optimisé par l’outil (5) pour chacun des objets (2) à saisir, et le capteur (7) étant configuré pour envoyer une information de détection au programme d’ordinateur qui est également programmé pour annoter, pour chacun des points de prise (8) optimisés, lesquels ont ou n’ont pas donné lieu à la détection du dépôt d’un objet (2) dans l’exutoire (3) afin de réaliser un apprentissage du programme d’ordinateur. Installation (1) de tri selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que : - l’outil (5) est accouplé au préhenseur (4) avec capacité de déplacement et de rotation le long et autour d’un axe par rapport au préhenseur (4) ; - le préhenseur (4) et l’outil (5) comprennent des moyens d’accouplement/désaccouplement complémentaires, actionnables selon des mouvements successifs : * de déplacement de l’outil (5) le long de l’axe et ; * de rotation du préhenseur (4) autour de l’axe ; - le magasin (6) comprend une pluralité de supports (10) d’outils (5), comprenant chacun des moyens (12) de blocage en rotation d’un outil (5) sur lesquels le système polyarticulé est destiné à venir effectuer des mouvements successifs d’appui d’un outil (5) le long de l’axe, et de rotation du préhenseur (4) autour de l’axe pour désaccoupler le préhenseur (4) avec un outil (5) considéré non fonctionnel ou accoupler le préhenseur (4) avec un outil (5) de remplacement. Installation (1) de tri selon la revendication 5, caractérisé e en ce que le support d’outil (5) comprend des moyens de blocage axial (13) de l’outil (5) engagé avec les moyens de blocage en rotation. Installation (1) de tri selon l’une des revendications 5 à 6, caractérisé e en ce que les supports (10) d’outils (5) du magasin (6) comprennent des détecteurs de présence (14) des outils (5), connectés à l’unité de contrôle. Installation (1) de tri selon l’une des revendications précédentes, caractérisé e en ce que les moyens d’accouplement/désaccouplement comprennent au moins un élément de blocage (15) solidaire de l’outil (5) ou du préhenseur (4), et un élément de guidage (16) ménagé respectivement sur le préhenseur (4) ou l’outil (5), et destiné à guider l’élément de blocage (15) vers une zone de blocage (17) lors du mouvement de rotation. Installation (1) de tri selon la revendication 8, caractérisé e en ce que l’élément de blocage (15) se présente sous la forme d’au moins une tige à tête, et l’élément de guidage (16) se présente sous la forme d’au moins une lumière oblongue et arquée présentant une portion élargie pour recevoir en insertion la tête de la tige, suivie d’une portion rétrécie de sorte qu’après le mouvement de rotation, la tête de la tige est bloquée axialement dans la lumière oblongue au niveau de la zone de blocage (17). Installation (1) de tri selon l’une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur (7) se présente sous la forme d’un capteur de détection à laser et faisceau barrage positionné à l’entrée de l’exutoire (3). Procédé de tri caractérisé en ce qu’il consiste à saisir et à déposer, un par un, des objets (2) dans un exutoire (3) par l’intermédiaire d’un système polyarticulé comportant un préhenseur (4) accouplé avec un ou plusieurs outils (5) de prise et, à remplacer l’outil (5) considéré non fonctionnel par un outil (5) de remplacement, lorsqu’une des conditions suivantes est réalisée : - X dépôts d’objets (2) dans l’exutoire (3) non détectés consécutifs ; - Y dépôts d’objets (2) dans l’exutoire (3) non détectés sur Z . X, Y et Z, étant des valeurs numériques.