EP0763470B1 - Machine et procédé de tri et de regroupement d'articles individuels en vue de leur conditionnement par quantité prédéterminée - Google Patents

Machine et procédé de tri et de regroupement d'articles individuels en vue de leur conditionnement par quantité prédéterminée Download PDF

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EP0763470B1
EP0763470B1 EP96460032A EP96460032A EP0763470B1 EP 0763470 B1 EP0763470 B1 EP 0763470B1 EP 96460032 A EP96460032 A EP 96460032A EP 96460032 A EP96460032 A EP 96460032A EP 0763470 B1 EP0763470 B1 EP 0763470B1
Authority
EP
European Patent Office
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articles
comb
vision
lowering
teeth
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP96460032A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0763470A1 (fr
Inventor
Pierre Robert
Olivier Somville
Angel Delaballina
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
De la Ballina Freres SAS
Original Assignee
Individual
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0763470A1 publication Critical patent/EP0763470A1/fr
Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06M—COUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06M3/00—Counters with additional facilities
    • G06M3/02—Counters with additional facilities for performing an operation at a predetermined value of the count, e.g. arresting a machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65B—MACHINES, APPARATUS OR DEVICES FOR, OR METHODS OF, PACKAGING ARTICLES OR MATERIALS; UNPACKING
    • B65B57/00—Automatic control, checking, warning, or safety devices
    • B65B57/20—Applications of counting devices for controlling the feed of articles

Definitions

  • the field of the invention is that of packaging articles from, for example, a manufacturing line industrialized. More specifically, the invention relates to a machine and a method of sorting and grouping individual items, so that these can be conditioned in quantity predetermined.
  • the invention applies in particular, but not exclusively, sorting and grouping frozen pastries, bakery or pastry (croissants, for example) in view of their bagging, each sachet must contain a number given frozen products.
  • the sorting and grouping and the bagging operation are carried out in a packaging room, located between a freezer and a cold storage room.
  • Frozen products arrive usually in the packing room arranged in bulk on a conveyor.
  • the freezer and the cold room of storage are at a very low temperature (usually -40 ° C), while the conditioning room is at one higher temperature (usually + 10 ° C). Indeed, it must be possible, inside this conditioning room, to do work people and machines with electronics.
  • frozen products cannot stay a few minutes in the conditioning room and, therefore, sorting and grouping operations as well as bagging should be done very quickly.
  • the packaging operation is carried out by a suitable machine, for example a bagger in the application supra.
  • a suitable machine for example a bagger in the application supra.
  • the invention relates only to the sorting and consolidation, the packaging operation is not discussed in more detail later in this description.
  • a first known solution consists in using a centrifuge of the type comprising a slightly conical plate dimpled around its perimeter.
  • the platform is fed vertically, by the top, and turns slowly. Its low slope combined with its rotation ensures flow and distribution of items to alveoli.
  • a conveyor belt for the discharge of articles to a packaging is placed under the centrifuge plate. Each cell, when it passes over the evacuation belt, opens to drop the item it contains. So the items are deposited one by one on the discharge mat and it is so easy to count them.
  • the centrifuge is blocked. As soon as the current bagging is finished, the next cycle can start: we unlock the centrifuge which again releases the items one by one on the conveyor belt.
  • a second known technique for sorting and grouping items arrive on a conveyor belt unique.
  • two doors allow to direct items to either facility packaging parallels.
  • a vision system including in particular image processing means and a linear camera placed upstream of the junction point between the two facilities, can detect and count items that arrive. All items that pass are first directed to one packaging facilities. When the number of items past reaches predetermined quantity of items to be packaged together the infeed treadmill is stopped after the last items to top up the desired number have past the junction point. Then the doors are moved, from way that all of the following items are directed to each other conditioning system, and the conveyor belt restarts.
  • the two packaging facilities are supposed to alternately receive a predetermined amount articles.
  • This second known sorting and grouping technique has the major drawback of not being able to process a flow of continuous articles while almost all production flows in output from industrialized production lines are precisely continuous type. Indeed, the periodic stop of the conveyor belt in the case of a continuous article flow would result in a unacceptable crowding of items on this conveyor belt.
  • Document FR-A-2 613 957 also discloses a device for counting moving articles and for separate into numerically identical groups.
  • This device is equipped with a row of retractable fingers which are controlled from from information provided by a linear video camera and allow better separation of articles into groups identical.
  • the invention particularly aims to overcome these various drawbacks of the state of the art.
  • one of the objectives of this invention is to provide a method and a machine for sorting and grouping of individual articles to ensure that the number of items packaged together is always equal or more than a maximum of one predetermined quantity.
  • Another objective is that they are configurable so as to be able to be used with any type of article.
  • Another objective of the invention is that they are self-adaptive depending on the nature of the items.
  • Yet another object of the invention is to provide a very flexible operation and allowing to reach rates very high.
  • a complementary objective of the invention is to reduce the packaging costs.
  • the method and the machine of the invention do not use a line camera but a matrix camera, which is much more advantageous. Indeed, the use of a camera matrix allows in particular to tolerate a sliding of objects on the carpet (since we reason in terms of objects on images). However, such a slip, which is frequent, results if we use a linear camera by counting errors.
  • the articles passing into the vision zone are counted at their first appearance on an image. If articles have not had time to cross the entire vision area before taking the digital image next, they are still present on the next image, but at different locations.
  • the artificial vision system recognizes and does not take them into account again.
  • all the articles present on an image are divided into one or more groups.
  • Each group of articles appears for the comb as a single element that it can only let pass or retain as a whole.
  • the notion of group of articles is directly linked to mechanical stresses, such as in particular the spacing and inertia of the teeth of the comb, and the drive speed of the supply means.
  • a predetermined calculation strategy consists, by example, to calculate all the possible possibilities with the groups found in the previous step, and choose the one that leads to an equal or nearest number of items by excess of the predetermined amount.
  • all the articles present on an image are distributed in one or more spots.
  • a stain may not understand that an article, if it is isolated from other articles. All the articles which are attached to each other belong to the same spot, because the same outline allows them to be included all.
  • each group consists of a whole number of spots.
  • the supply means comprise, upstream of the vision zone, an acceleration zone, allowing to spread the articles on the means of supply.
  • the machine according to the invention preferably comprises, upstream of the vision area, a brush placed above the supply means and turning in opposite direction drive means, so as to eliminate all overlay of articles on the means of supply.
  • the brush and the acceleration zone which are two means can be combined, on the one hand facilitate the identification and counting of items by the machine vision system, and others apart from the selective blocking of certain articles by the comb.
  • the invention therefore relates to a machine and a method of sorting and grouping individual articles in view of their packaging by predetermined quantity during successive conditioning cycles.
  • Articles 2 are for example frozen pastries and the packaging is for example a bagging machine.
  • a conveyor belt constitutes, for example, the supply means 1.
  • the artificial vision system 3 notably includes a camera 7 and image processing means 8.
  • the camera 7 is for example a matrix camera. So even if items are not stationary on the treadmill, they will not appear not distorted in the images.
  • the camera 7 is fixed and located opposite the conveyor belt 1.
  • the viewing area 9 of camera 7 includes a portion of conveyor belt 1 so that all items 2 pass in this vision area 9.
  • Each image taken by the camera 7 comprises for example 200,000 pixels.
  • the image processing means 8 are for example produced under the form of a wired card, so as to increase the speed of processing.
  • the vision system artificial 3 makes it possible to identify and count the items passing through the vision zone 9, that is to say all the items driven by the treadmill 1 to the device packaging (not shown).
  • the artificial vision system 3 delivers information 14 from comb control 4 and barrier control information 15 5.
  • the teeth 11 in the rest position are represented by a circle, while the teeth 10 in the retention position are represented by a black disc.
  • the barrier 5 is placed downstream of the comb 4. It can take two positions, at know a rest position and a retention position. Unlike comb 4, whose the teeth 10, 11 are independent and may not be lowered simultaneously, the barrier 5 is in one piece.
  • the machine of the invention may include a brush 12 and / or the treadmill 1 may include an area acceleration 13.
  • the brush 12 is placed above the conveyor belt 1, upstream of the vision 9. It turns in the opposite direction to the direction of training of the treadmill. She permits to remove any overlapping of articles, and therefore to make all the articles visible by the artificial vision system 3.
  • the acceleration zone 13 of the treadmill 1 is located upstream of the vision 9 of the camera 7. It makes it possible to spread the articles on the conveyor belt 1, and therefore to facilitate their discernment by the artificial vision system 3.
  • the carpet roller 1 can pass, in acceleration zone 13, from a speed of 10m / min to 70m / min.
  • FIG. 4 presents a block diagram of a embodiment of the method of the invention.
  • the steps 41 and 42 implemented in the artificial vision system 3 constitute an iterative process comprising one (41) or two (41 and 42) steps, depending on whether the predetermined quantity N 0 of articles is reached or not.
  • Each iteration of the process implemented in the artificial vision system 3 has for example a duration approximately equal to 90 ms, if it comprises a single step 41, or to 150 ms, if it comprises two steps 41 and 42.
  • the information 14 for controlling the comb 4 is such that the lowering of certain teeth is delayed, so as to selectively authorize the passage of the last item (s) making it possible to add the number N of items to the predetermined quantity N 0 .
  • the barrier control information 15 is such that the lowering of the barrier 5 is delayed relative to the complete lowering of the comb 4, so as to allow the passage of the last article (s) allowing the topping up (and that comb 4 has also let pass).
  • the instant of lowering of the barrier 5 is for example calculated, from the instant of complete lowering of the comb 4, taking into account the speed of the treadmill 1 and the distance between the comb 4 and the barrier 5, so that the last items that comb 4 has passed pass barrier 5 before the barrier is lowered.
  • the comb 4 can be reassembled before the barrier 5 is lowered. Indeed, the minimum duration during which the comb 4 must remain in position lowered is the one that allows the last item of a cycle to be moved aside enough and the first article of the following cycle, so that barrier 5 has time to descend between the moments of passage of these last and first articles of two successive cycles.
  • each figure (3A to 3E) there is shown the treadmill 1, the vision area 9, comb 4, barrier 5, and individual items 2.
  • Each area of comb 4 is represented either by a circle, if it is in the rest position, or by a black disc, if it is in the retention position.
  • the barrier 5 is represented either by dotted lines, if it is in the rest position, or in solid lines, if it is in the retention position.
  • the machine does not have a barrier 5.
  • the comb 4 is lowered until the end of the current conditioning cycle.
  • spot here is meant a set of one or more adjacent articles or side by side, which is seen by the artificial vision system 3 as having an outline unique.
  • the artificial vision system cannot distinguish individually each item of a stain and therefore treats it as an element as such, having coordinates (e.g. minimal abscissa and maximum, and minimum and maximum ordinates) and a surface.
  • the artificial vision 3 can for example manage a task list, associating with each task its surface, its coordinates and the number of products it contains.
  • a task list associating with each task its surface, its coordinates and the number of products it contains.
  • the calculation (73) of the number of new articles contained in each new task is to divide the surface of the latter by an article surface predetermined.
  • an article we define an article as an element having a given area. You can also perform calculations with article surfaces minimum and maximum, so as to best approximate reality.
  • group is meant here a set of one or more adjacent articles or joined, which is indivisible by the comb 4.
  • the comb 4 because in particular the inertia of the teeth, the speed of the treadmill or the authorized play movement of articles, does not allow part of the articles to pass through group and to retain the others: he can only treat all these articles as one together, hold it back or let it pass.
  • the artificial vision system sees spots 81, which it brings together in groups 82 depending in particular on the mechanical constraints (inertia of the teeth, not the comb, speed of the treadmill), of the authorized play of movement stains, and the arrangement and size of tasks.
  • the artificial vision system 3 does not distinguish items within tasks, these items being simply defined, in general, by a surface and possibly a capacity for movement.
  • a strategy can consist in calculating all the possibilities, and in choosing that which leads to a number N of articles equal to the predetermined quantity N 0 , or to a number N which comes closest to it by excess.

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Description

Le domaine de l'invention est celui du conditionnement d'articles issus, par exemple, d'une chaíne de fabrication industrialisée. Plus précisément, l'invention concerne une machine et un procédé de tri et de regroupement d'articles individuels, de façon que ces derniers puissent être conditionnés par quantité prédéterminée.
Il existe de nombreuses applications dans lesquelles des articles sont regroupés par lots afin d'être conditionnés ensemble, par exemple, dans des sachets. Le respect d'un nombre donné d'articles dans chaque lot permet de ne léser ni le client ni le fabricant.
L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, au tri et au regroupement de produits surgelés de viennoiserie, boulangerie ou encore pâtisserie (des croissants, par exemple) en vue de leur ensachage, chaque sachet devant contenir un nombre donné de produits surgelés. Dans ce cas, l'opération de tri et de regroupement et l'opération d'ensachage sont effectuées dans une salle de conditionnement, située entre un surgélateur et une chambre froide de stockage. Les produits surgelés arrivent généralement dans la salle de conditionnement disposés en vrac sur un convoyeur. Habituellement, le surgélateur et la chambre froide de stockage se trouvent à une très basse température (généralement -40°C), alors que la salle de conditionnement se trouve à une température plus élevée (généralement +10°C). En effet, il doit être possible, à l'intérieur de cette salle de conditionnement, de faire travailler des gens et des machines comportant de l'électronique. Pour des raisons de conservation, les produits surgelés ne peuvent rester que quelques minutes dans la salle de conditionnement et, par conséquent, les opérations de tri et de regroupement ainsi que d'ensachage doivent être effectuées très rapidement.
L'opération de conditionnement est effectuée par une machine appropriée, par exemple une ensacheuse dans l'application précitée. L'invention portant uniquement sur l'opération de tri et de regroupement, l'opération de conditionnement n'est pas discutée plus en détail dans la suite de la présente description.
On connaít, dans l'état de la technique, plusieurs techniques permettant d'effectuer l'opération de tri et de regroupement d'articles.
Une première solution connue consiste à utiliser une centrifugeuse du type comprenant un plateau légèrement conique alvéolé sur son pourtour. Le plateau est alimenté verticalement, par le dessus, et tourne lentement. Sa faible pente combinée à sa rotation assure un écoulement et une distribution des articles aux alvéoles. Un tapis d'évacuation des articles vers un dispositif de conditionnement est disposé sous le plateau de la centrifugeuse. Chaque alvéole, lorsqu'elle passe au-dessus du tapis d'évacuation, s'ouvre de façon à laisser tomber l'article qu'elle contient. Ainsi, les articles sont déposés un par un sur le tapis d'évacuation et il est donc aisé de les compter. Lorsque la quantité prédéterminée d'articles à mettre dans un sachet est atteinte, la centrifugeuse est bloquée. Dès que l'ensachage en cours est terminé, le cycle suivant de conditionnement peut débuter : on débloque la centrifugeuse qui libère à nouveau les articles un à un sur le tapis d'évacuation.
Cette première solution connue permet de toujours avoir le bon nombre d'articles dans chaque sachet. En revanche, elle ne permet pas, du fait de son principe de libération des articles un à un, d'atteindre de fortes cadences. Par ailleurs, la centrifugeuse ne peut être utilisée qu'avec des articles présentant une taille donnée, qui est imposée par la dimension des alvéoles.
Selon une seconde technique connue de tri et de regroupement, les articles arrivent sur un tapis roulant d'amenée unique. A un point d'embranchement, deux portes permettent de diriger les articles vers l'une ou l'autre de deux installations parallèles de conditionnement. Un système de vision, comprenant notamment des moyens de traitement d'image et une caméra linéaire placée en amont du point d'embranchement entre les deux installations, permet de détecter et de compter les articles qui arrivent. Tous les articles qui passent sont d'abord dirigés vers l'une des installations de conditionnement. Lorsque le nombre d'articles passés atteint la quantité prédéterminée d'articles à conditionner ensemble, le tapis roulant d'amenée est arrêté après que les derniers articles permettant de faire l'appoint au nombre désiré aient passé le point d'embranchement. Puis les portes sont déplacées, de façon que tous les articles suivants soient dirigés vers l'autre installation de conditionnement, et le tapis roulant d'amenée redémarre. Ainsi, les deux installations de conditionnement sont sensées recevoir alternativement une quantité prédéterminée d'articles.
Cette seconde technique connue de tri et de regroupement présente l'inconvénient majeur de ne pas pouvoir traiter un flux d'articles continu alors que presque tous les flux de productions en sortie des chaínes de fabrication industrialisée sont précisément du type continu. En effet, l'arrêt périodique du tapis roulant d'amenée dans le cas d'un flux d'articles continu se traduirait par un entassement inacceptable des articles sur ce tapis d'amenée.
Du fait de l'utilisation d'une caméra linéaire, le comptage des articles est entâché d'erreurs. En effet, si les articles se déplacent sur le tapis lorsque ce dernier avance, sur l'image reconstituée à partir d'une succession de lignes de pixels, ces articles apparaissent soit plus grands soit plus petits qu'ils ne le sont en réalité.
Encore un autre inconvénient de cette seconde technique connue de tri et de regroupement est de ne pas assurer un nombre exact d'articles par cycle de conditionnement. En effet, du fait des contraintes mécaniques, il est difficile de parfaitement synchroniser le déplacement des portes avec le passage du dernier article permettant d'atteindre la quantité prédéterminée.
De plus, si plusieurs articles sont accolés sur le tapis roulant, et si la quantité prédéterminée est atteinte avec seulement une partie d'entre eux, les portes ne peuvent pas les séparer et les dirigent tous vers l'installation associée au cycle de conditionnement en cours. Dans ce dernier cas, l'installation associée au cycle de conditionnement en cours reçoit un nombre d'articles trop élevé, et l'autre installation, associée au cycle de conditionnement suivant, reçoit un nombre d'articles trop faible. Pour éviter cela, une personne doit lire sur un écran d'affichage le nombre réel d'articles reçus par chaque installation de conditionnement, et ôter ou ajouter à la main des articles de façon à atteindre la quantité prédéterminée. Une telle opération manuelle d'ajustement du nombre d'articles augmente fortement le coût du conditionnement.
Par le document FR-A-2 613 957 il est également connu un dispositif pour compter des articles en mouvement et pour les séparer en groupes numériquement identiques. Ce dispositif est équipé d'une rangée de doigts escamotables qui sont commandés à partir d'informations fournies par une caméra vidéo linéaire et permettent une meilleure séparation des articles en des groupes identiques. Les inconvénients de l'utilisation d'une caméra linéaire, notamment ceux qui ont été précisés ci-dessus, persistent dans un tel dispositif.
L'invention a notamment pour objectif de pallier ces différents inconvénients de l'état de la technique.
Plus précisément, l'un des objectifs de la présente invention est de fournir un procédé et une machine de tri et de regroupement d'articles individuels qui permettent de s'assurer que le nombre d'articles conditionnés ensemble est toujours égal ou supérieur d'une unité au maximum à une quantité prédéterminée.
Un autre objectif est qu'ils soient configurables de façon à pouvoir être utilisés avec n'importe quel type d'article.
Un autre objectif de l'invention est de qu'ils soient auto-adaptifs en fonction de la nature des articles.
Encore un autre objectif de l'invention est d'assurer un fonctionnement très souple et permettant d'atteindre des cadences très élevées.
Un objectif complémentaire de l'invention est de réduire les coûts de conditionnement.
Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaítront par la suite, sont atteints selon l'invention à l'aide d'une caméra matricielle incluse dans un système de vision artificielle à peigne de rétention des articles, réalisant un calcul de nombre d'articles, comme il est défini dans la revendication 1 pour le procédé et dans la revendication 6 pour la machine.
Des caractéristiques secondaires de l'invention ressortent respectivement des revendications 2 à 5 et 7 et 8.
C'est le système de vision artificielle qui réalise une étape de calcul d'une information de commande du peigne.
Il est à noter que le procédé et la machine de l'invention n'utilisent pas une caméra linéaire mais une caméra matricielle, qui est beaucoup plus avantageuse. En effet, l'utilisation d'une caméra matricielle permet notamment de tolérer un glissement des objets sur le tapis (puisqu'on raisonne en termes d'objets sur des images). Or un tel glissement, qui est fréquent, se traduit si l'on utilise une caméra linéaire par des erreurs de comptage.
Conformément au procédé de l'invention, les articles passant dans la zone de vision sont comptés lors de leur première apparition sur une image. Si des articles n'ont pas eu le temps de traverser toute la zone de vision avant la prise de l'image numérique suivante, ils sont encore présents sur l'image suivante, mais à des emplacements différents. Le système de vision artificielle les reconnaít et ne les prend pas en compte une nouvelle fois.
Selon un mode de réalisation, tous les articles présents sur une image sont répartis dans un ou plusieurs groupes. Chaque groupe d'articles apparaít pour le peigne comme un unique élément qu'il ne peut que laisser passer ou retenir en bloc. La notion de groupe d'articles est directement liée aux contraintes mécaniques, telles que notamment l'écartement et l'inertie des dents du peigne, et la vitesse d'entraínement des moyens d'amenée.
Lors de l'étape de calcul d'une sélection d'un ou plusieurs groupes et d'un ordre d'abaissement des dents, on tient compte de certaines contraintes mécaniques (notamment celles précitées) ainsi que d'un jeu autorisé de mouvement des articles sur les moyens d'amenée, entre la zone de vision et le peigne.
Une stratégie prédéterminée de calcul consiste, par exemple, à calculer toutes les possibilités envisageables avec les groupes trouvés lors de l'étape précédente, et à choisir celle qui conduit à un nombre d'articles égal ou le plus proche par excès de la quantité prédéterminée.
De préférence, tous les articles présents sur une image sont répartis dans une ou plusieurs taches. Une tache peut ne comprendre qu'un article, si celui-ci est isolé des autres articles. Tous les articles qui sont accolés les uns aux autres appartiennent à une même tache, du fait qu'un même contour permet de les englober tous.
Avantageusement, chaque groupe est constitué d'un nombre entier de taches.
De façon préférentielle, les moyens d'amenée comprennent, en amont de la zone de vision, une zone d'accélération, permettant d'étaler les articles sur les moyens d'amenée.
Préférentiellement la machine selon l'invention comprend, en amont de la zone de vision, une brosse placée au-dessus des moyens d'amenée et tournant dans le sens inverse du sens d'entraínement des moyens d'amenée, de façon à supprimer toute superposition d'articles sur les moyens d'amenée.
La brosse et la zone d'accélération, qui sont deux moyens pouvant être combinés, facilitent d'une part le repérage et le comptage des articles par le système de vision artificielle, et d'autre part le blocage sélectif de certains articles par le peigne.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaítront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel de l'invention, donné à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels ;
  • la figure 1 présente une vue de dessus schématique d'un mode de réalisation particulier de la machine de tri et de regroupement de l'invention;
  • la figure 2 présente une vue en perspective partielle de la machine de la figure 1;
  • les figures 3A à 3E présentent plusieurs vues successives correspondant à des états intermédiaires de la machine des figures 1 et 2, dans un exemple de fonctionnement ;
  • la figure 4 présente un schéma synoptique d'un mode de réalisation du procédé de tri et de regroupement de l'invention ;
  • les figures 5, 6 et 7 présentent chacune en détail une des étapes du procédé de la figure 4 ; et
  • la figure 8 illustre les notions de groupe et de tâche.
L'invention concerne donc une machine et un procédé de tri et de regroupement d'articles individuels en vu de leur conditionnement par quantité prédéterminée lors de cycles de conditionnement successifs.
Dans le mode de réalisation présenté sur les figures 1 et 2, la machine de l'invention comprend :
  • des moyens 1 d'amenée d'articles 2 vers un dispositif de conditionnement (non représenté), dans le sens de la flèche référencée 6 ;
  • un système de vision artificielle 3 ;
  • un peigne 4 de rétention temporaire d'articles ;
  • une barrière 5 de rétention temporaire d'articles.
Les articles 2 sont par exemple des viennoiseries surgelées et le dispositif de conditionnement est par exemple une ensacheuse.
Un tapis roulant constitue par exemple les moyens 1 d'amenée.
Le système de vision artificielle 3 comprend notamment une caméra 7 et des moyens 8 de traitement d'image. La caméra 7 est par exemple une caméra matricielle. Ainsi, même si des articles ne sont pas immobiles sur le tapis roulant, ils n'apparaíssent pas déformés sur les images.
La caméra 7 est fixe et située en regard du tapis roulant 1. La zone de vision 9 de la caméra 7 englobe une portion du tapis roulant 1 de façon que tous les articles 2 passent dans cette zone de vision 9. Chaque image prise par la caméra 7 comporte par exemple 200 000 pixels. Les moyens 8 de traitement d'image sont par exemple réalisés sous la forme d'une carte câblée, de façon à augmenter la rapidité de traitement.
Comme expliqué en détail dans la suite de la description, le système de vision artificielle 3 permet de repérer et de compter les articles passant dans la zone de vision 9, c'est-à-dire tous les articles entraínés par le tapis roulant 1 vers le dispositif de conditionnement (non représenté).
Par ailleurs, le système de vision artificielle 3 délivre une information 14 de commande du peigne 4 et une information 15 de commande de la barrière 5.
Le peigne 4 est placé en aval de la zone de vision 9 de la caméra 7, c'est-à-dire entre la zone de vision 9 et le dispositif de conditionnement (non représenté). Il comporte une pluralité de dents 10, 11. Les dents 10, 11 sont par exemple des vérins. Le pas du peigne 4 est par exemple égal à la moitié de la largeur des articles les plus petits.Chaque dent 10, 11 peut prendre chacune deux positions, à savoir :
  • une position de repos (ou position haute), dans laquelle elle n'entrave pas le passage des articles ;
  • une position de rétention (ou position basse), dans laquelle elle entrave le passage des articles.
Sur la figure 1, les dents 11 en position de repos sont représentées par un cercle, alors que les dents 10 en position de rétention sont représentées par un disque noir.
La barrière 5 est placée en aval du peigne 4. Elle peut prendre deux positions, à savoir une position de repos et une position de rétention. Contrairement au peigne 4, dont les dents 10, 11 sont indépendantes et peuvent ne pas être abaissées simultanément, la barrière 5 est monobloc.
Optionnellement, et comme représenté sur la figure 1, la machine de l'invention peut comprendre une brosse 12 et/ou le tapis roulant 1 peut comprendre une zone d'accélération 13.
La brosse 12 est placée au-dessus du tapis roulant 1, en amont de la zone de vision 9. Elle tourne en sens inverse du sens d'entraínement du tapis roulant. Elle permet de supprimer les éventuelles superpositions d'articles, et donc de rendre tous les articles visibles par le système de vision artificielle 3.
La zone d'accélération 13 du tapis roulant 1 est située en amont de la zone de vision 9 de la caméra 7. Elle permet d'étaler les articles sur le tapis roulant 1, et donc de faciliter leur discernement par le système de vision artificielle 3. Par exemple, le tapis roulant 1 peut passer, dans la zone d'accélération 13, d'une vitesse de 10m/mn à 70m/mn.
Le fonctionnement de la machine de l'invention présentée sur les figures 1 et 2 est maintenant expliqué en relation avec la figure 4, qui présente un schéma synoptique d'un mode de réalisation du procédé de l'invention.
Ce procédé comprend, pour chaque cycle de conditionnement, les étapes suivantes :
  • repérage et comptage (41), par le système de vision artificielle, des articles passant dans la zone de vision 9 ;
  • comparaison (42) du nombre N d'articles déjà passés pour le cycle de conditionnement en cours avec la quantité prédéterminée N0 d'articles à atteindre ;
   et, lorsque cette quantité prédéterminée N0 d'articles est atteinte
  • calcul (43), par le système de vision artificielle 3, de l'information 14 de commande du peigne 4 ;
  • abaissement (45) de la barrière 5 en fonction de l'information 15 de commande de la barrière 5, jusqu'à la fin du cycle de conditionnement en cours, et remontée du peigne 4 ;
  • remontée (46) de la barrière 5.
Les étapes 41 et 42 mises en oeuvre dans le système de vision artificielle 3 constituent un processus itératif comprenant une (41) ou deux (41 et 42) étapes, selon que la quantité prédéterminée N0 d'articles est atteinte ou non. Chaque itération du processus mis en oeuvre dans le système de vision artificielle 3 présente par exemple une durée environ égale à 90 ms, si elle comporte une seule étape 41, ou à 150 ms, si elle comporte deux étapes 41 et 42.
L'information 14 de commande du peigne 4 est telle que l'abaissement de certaines dents est retardé, de façon à autoriser sélectivement le passage du ou des derniers articles permettant de faire l'appoint du nombre N d'articles à la quantité prédéterminée N0.
L'information 15 de commande de la barrière 5 est telle que l'abaissement de la barrière 5 est retardé par rapport à l'abaissement complet du peigne 4, de façon à autoriser le passage du ou des derniers articles permettant de faire l'appoint (et que le peigne 4 a également laissé passer). L'instant d'abaissement de la barrière 5 est par exemple calculé, à partir de l'instant d'abaissement complet du peigne 4, en tenant compte de la vitesse du tapis roulant 1 et de la distance entre le peigne 4 et la barrière 5, de façon que les derniers articles que le peigne 4 a laissé passer passent la barrière 5 avant que cette dernière soit abaissée.
Il est à noter que le peigne 4 peut être remonté avant que la barrière 5 soit abaissée. En effet, la durée minimale pendant laquelle le peigne 4 doit rester en position abaissée est celle qui permet d'écarter suffisamment le dernier article d'un cycle et le premier article du cycle suivant, pour que la barrière 5 ait le temps de descendre entre les instants de passage de ces dernier et premier articles de deux cycles successifs.
Un exemple de fonctionnement est maintenant présenté en relation avec les figures 3A à 3E, qui présentent différentes vues de dessus de la machine, correspondant à des instants de fonctionnement successifs.
Sur chaque figure (3A à 3E), on a représenté le tapis roulant 1, la zone de vision 9, le peigne 4, la barrière 5, et les articles individuels 2. Chaque zone du peigne 4 est représentée soit par un cercle, si elle est en position de repos, soit par un disque noir, si elle est en position de rétention. La barrière 5 est représentée soit en pointillés, si elle est en position de repos, soit en trait plein, si elle est en position de rétention.
Afin de pouvoir les distinguer aisément, on a marqué d'une croix les articles 2 concernés par le cycle de conditionnement en cours.
Sur la figure 3A, on se place dans le cas où le système de vision artificielle, après avoir constaté que le nombre N d'articles passés dans la zone de vision était égal à la quantité prédéterminée N0, a calculé que cette quantité prédéterminée N0 était atteinte par exemple en laissant passer les trois articles référencés 32 et en bloquant les autres articles. Dans ce but, certaines dents 31 du peigne 4 n'ont pas été abaissées en même temps que les autres 33.
Après que les articles 32 permettant de faire l'appoint sont passés, toutes les dents du peigne 4 sont abaissées (cf fig. 3B) et assurent la rétention de tous les articles non concernés par le cycle de conditionnement en cours (c'est-à-dire, sur la figure 3B, ceux non marqués d'une croix).
Ensuite (cf fig. 3C), afin d'éviter une accumulation d'articles devant le peigne 4 qui pourrait atteindre la zone de vision 9 proche, la barrière 5 est abaissée, et les dents du peigne 4 sont remontées. Cette barrière 5 (cf fig. 3D) permet de retenir tous les articles non concernés par le cycle de conditionnement en cours.
Enfin (cf fig. 3E), lorsque le cycle de conditionnement en cours est terminé, la barrière 5 est remontée.
Il est à noter que, dans un mode de réalisation plus simple de l'invention, la machine ne comporte pas de barrière 5. Dans ce cas, le peigne 4 est abaissé jusqu'à la fin du cycle de conditionnement en cours.
On présente maintenant en détail, en relation avec la figure 5, l'étape 41 de repérage et de comptage du procédé de la figure 4. Cette étape 41 comprend par exemple les étapes suivantes
  • mémorisation (51) d'une image numérique prise par la caméra 7 et représentant la zone de vision 9 à un instant donné. On prend par exemple une image tous les 15 cm d'avancement si la zone de vision 9 est longue d'environ 80 cm ;
  • binarisation (52) de l'image mémorisée ;
  • calcul (53) du nombre de nouveaux articles apparus dans la zone de vision 9;
  • calcul (54) du nombre cumulé N d'articles passés dans la zone de vision depuis le début du cycle de conditionnement en cours, par addition du nombre cumulé précédent avec le nombre de nouveaux articles.
Comme présenté sur la figure 7, l'étape 53 de calcul du nombre de nouveaux articles apparus dans la zone de vision 9 comprend par exemple les étapes suivantes :
  • recherche (71) de taches sur la dernière image mémorisée ;
  • détermination (72) des nouvelles tâches apparues dans la zone de vision 9, par comparaison des taches de la dernière image mémorisée avec celles de l'image mémorisée précédente ;
  • calcul (73) du nombre de nouveaux articles contenus dans les nouvelles tâches.
Par tache, on entend ici un ensemble d'un ou plusieurs articles adjacents ou accolés, qui est vu par le système de vision artificielle 3 comme possédant un contour unique. En d'autres termes, le système de vision artificielle ne sait pas distinguer individuellement chacun des articles d'une tache et traite donc celle-ci comme un élément en tant que tel, possédant des coordonnées (par exemple des abscisses minimale et maximale, et des ordonnées minimale et maximale) et une surface.
Pour réaliser la comparaison des tâches, d'une image à l'autre, le système de vision artificielle 3 peut par exemple gérer une liste de tâches, en associant à chaque tâche sa surface, ses coordonnées et le nombre de produits qu'elle contient. Pour retrouver une tâche d'une image à l'autre, on considère que la tache subit essentiellement un mouvement de translation. Toutefois, on peut admettre une capacité de mouvement d'un autre type, ainsi qu'une légère variation de surface.
Le calcul (73) du nombre de nouveaux articles contenus dans chaque nouvelle tache consiste à diviser la surface de cette dernière par une surface d'article prédéterminée. En d'autres termes, on définit un article comme un élément possédant une surface donnée. On peut également effectuer les calculs avec des surfaces d'article minimale et maximale, de façon à approximer au mieux la réalité.
On présente maintenant en détail, en relation avec la figure 6, l'étape 43 de calcul de l'information de commande du peigne de la figure 4. Cette étape 43 comprend par exemple les étapes suivantes :
  • recherche (61) de groupes d'articles sur la dernière image mémorisée ;
  • calcul (62), selon une stratégie prédéterminée, d'une sélection d'un ou plusieurs groupes et d'un ordre d'abaissement des dents tel qu'il autorise le passage du ou des groupes sélectionnés. Le ou les articles du ou des groupes sélectionnés constituent le ou les derniers articles permettant de faire l'appoint du nombre N d'articles à la quantité prédéterminée N0.
Par groupe, on entend ici un ensemble d'un ou plusieurs articles adjacents ou accolés, qui est indivisible par le peigne 4. En d'autres termes, le peigne 4, du fait notamment de l'inertie des dents, de la vitesse du tapis roulant ou encore du jeu autorisé de mouvement des articles, ne permet pas de laisser passer une partie des articles du groupe et de retenir les autres : il ne peut traiter tous ces articles que comme un même ensemble, qu'il retient ou laisse passer.
Afin de simplifier les calculs de nombre d'articles par groupe, on considère par exemple qu'un groupe est constitué d'un nombre entier de taches.
Ainsi, comme illustré sur la figure 7, le système de vision artificielle voit des taches 81, qu'il réunit en groupes 82 en fonction notamment des contraintes mécaniques (inertie des dents, pas du peigne, vitesse du tapis roulant), du jeu autorisé de mouvement des taches, et de la disposition et de la taille des tâches. Le système de vision artificielle 3 ne distingue pas les articles à l'intérieur des tâches, ces articles étant simplement définis, d'une façon générale, par une surface et éventuellement une capacité de mouvement.
Pour calculer une sélection d'un ou plusieurs groupes et un ordre d'abaissement des dents correspondant, une stratégie peut consister à calculer toutes les possibilités, et à retenir celle qui conduit à un nombre N d'articles égal à la quantité prédéterminée N0, ou bien à un nombre N qui s'en approche le plus par excès.

Claims (9)

  1. Procédé de tri et de regroupement d'articles (2) individuels en vue de leur conditionnement par quantité prédéterminée lors de cycles de conditionnement successifs, lesdits articles (2) étant entraínés vers un dispositif de conditionnement par des moyens d'amenée (1), comprenant, pour chaque cycle de conditionnement, une étape de repérage et comptage (41), par un système de vision artificielle (3) dont la zone de vision (9) englobe au moins une portion desdits moyens d'amenée (1), des articles (2) passant dans ladite zone de vision (9) et, lorsqu'une quantité prédéterminée (N0) d'articles (2) est atteinte pour ledit cycle de conditionnement, une étape de calcul (43), par ledit système de vision artificielle (3), d'une information (14) de commande d'un peigne (4) de rétention temporaire d'articles (2) entraínés par lesdits moyens d'amenée (1), ledit peigne (4) étant placé en aval de ladite zone de vision (9) et comportant une pluralité de dents (10,11,31,33) pouvant prendre chacune deux positions, à savoir une position de repos et une position de rétention, dans lesquelles ladite dent (10,11,31,33) n'entrave pas et entrave respectivement le passage des articles (2) ladite information (14) de commande du peigne (4) étant telle que l'abaissement de certaines dents (10,11,31,33) est retardé de façon à autoriser sélectivement le passage du ou des derniers articles (32) permettant de faire l'appoint du nombre d'articles (N) à ladite quantité prédéterminée (N0), et une étape d'abaissement (44) des dents (10,11,31,33) du peigne (4), de la position de repos à celle de rétention, jusqu'à la fin du cycle de conditionnement en cours, en fonction de ladite information (14) de commande du peigne (4),
    caractérisé en ce que ladite étape (41) de repérage et comptage des articles (2) passant dans la zone de vision (9) est réalisée à l'aide d'une caméra matricielle (7) incluse dans ledit système de vision artificielle (3)
    et en ce qu'elle comprend les étapes suivantes :
    mémorisation (51) d'une image numérique prise par ladite caméra (7);
    calcul (53) du nombre de nouveaux articles (2) apparus dans la zone de vision (9), par comparaison de la dernière image mémorisée avec la précédente image mémorisée,
    calcul (54) du nombre cumulé d'articles (2) passés dans la zone de vision (9) depuis le début du cycle de conditionnement en cours,
    comparaison (42) dudit nombre cumulé d'articles (2) avec ladite quantité prédéterminée d'articles (2).
  2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite étape (43) de calcul d'une information de commande du peigne (4) comprend les étapes suivantes :
    recherche (61) de groupes d'articles (2) sur ladite dernière image mémorisée, chaque groupe (82) comprenant un ou plusieurs articles (2) adjacents et constituant un ensemble indivisible par ledit peigne (4),
    calcul (62), selon une stratégie prédéterminée, d'une sélection d'au moins un groupe et d'un ordre d'abaissement des dents (10,11; 31,33) associé autorisant sélectivement le passage dudit groupe de la sélection, le ou les articles (2) dudit groupe de la sélection constituant ledit ou lesdits derniers articles (32) permettant de faire l'appoint du nombre (N) d'articles à la quantité prédéterminée (N0).
  3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite étape (53) de calcul du nombre de nouveaux articles apparus dans la zone de vision (9) comprend les étapes suivantes :
    recherche (71) de taches sur ladite dernière image mémorisée, chaque tache comprenant un ou plusieurs articles (2) adjacents et étant vue par ledit système de vision artificielle (3) comme possédant un contour unique,
    détermination (72) des nouvelles taches apparues dans la zone de vision (9), par comparaison des taches de la dernière image mémorisée avec celles de la précédente image mémorisée,
    calcul (73) du nombre de nouveaux articles (2) contenus dans ledites nouvelles taches, le nombre de nouveaux articles (2) contenus dans chaque nouvelle tache étant obtenu par division de la surface de ladite tache par une surface d'article (2) prédéterminée.
  4. Procédé selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que chaque groupe (82) est constitué d'un nombre entier de taches (81).
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend, suite à ladite étape (44) d'abaissement des dents (10,11; 31,33) du peigne (4) et lorsque ladite quantité prédéterminée (N0) d'articles (2) est atteinte pour le cycle de conditionnement en cours, une étape supplémentaire (45) d'abaissement d'une barrière (5) de rétention temporaire d'articles (2) entraínés par les moyens d'amenée (1), ladite barrière (5) étant placée en aval dudit peigne (4) de rétention temporaire , l'abaissement de ladite barrière (5) jusqu'à la fin du cycle de conditionnement en cours étant retardé par rapport à l'abaissement du peigne (4), de façon à autoriser le passage dudit ou desdits derniers articles (32) permettant de faire l'appoint, l'abaissement de ladite barrière (5) autorisant la remontée dudit peigne (4) avant la fin du cycle de conditionnement en cours.
  6. Machine de tri et de regroupement d'articles (2) individuels en vue de leur conditionnement par quantité prédéterminée lors de cycles de conditionnement successifs, ladite machine comprenant des moyens (1) d'amenée desdits articles (2) vers un dispositif de conditionnement, un système de vision artificielle (3) dont la zone de vision (9) englobe au moins une portion desdits moyens d'amenée (1), ledit système de vision artificielle (3) permettant de repérer et de compter les articles 2) passant dans ladite zone de vision (9), un peigne (4) de rétention temporaire d'articles (2) entraínés par lesdits moyens d'amenée (1), ledit peigne (4) étant placé en aval de ladite zone de vision (9) et comportant une pluralité de dents (10,11; 31,33) pouvant prendre chacune deux positions, à savoir une position de repos et une position de rétention, dans lesquelles ladite dent (10,11; 31,33) n'entrave pas et entrave respectivement le passage des articles (2), ledit système de vision artificielle (3) délivrant une information (14) de commande du peigne (4) afin que les dents (10,11; 31,33) du peigne (4) soient abaissées, de la position de repos à celle de rétention, jusqu'à la fin du cycle de conditionnement en cours, l'abaissement de certaines dents (10,11; 31,33), etant retardé de façon à autoriser sélectivement le passage du ou des derniers articles (32) permettant de faire l'appoint d'un nombre (N) d'articles (2) à ladite quantité prédéterminée (N0) pour le cycle de conditionnement en cours déterminé par le système de vision (3), caractérisée en ce que ledit système de vision artificielle (3) est à caméra matricielle (7) et fonctionne conformément au procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.
  7. Machine selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une barrière (5) de rétention temporaire d'articles (2) entraínés par lesdits moyens d'amenée (1), ladite barrière (5) étant placée en aval dudit peigne de rétention temporaire (4), l'abaissement de ladite barrière (5) jusqu'à la fin du cycle de conditionnement en cours étant retardé par rapport à l'abaissement du peigne (4), de façon à autoriser le passage dudit ou desdits derniers articles (32) permettant de faire l'appoint, l'abaissement de ladite barrière (5) autorisant la remontée dudit peigne (4) avant la fin du cycle de conditionnement en cours.
  8. Machine selon la revendication 6 ou 7, caractérisée en ce que lesdits moyens d'amenée (1) comprennent, en amont de ladite zone de vision (9), une zone d'accélération (13), permettant d'étaler lesdits articles (2) sur lesdits moyens d'amenée (1).
  9. Machine selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisée en ce qu'elle comprend, en amont de ladite zone de vision (9), une brosse (12) placée au-dessus desdits moyens d'amenée (1) et tournant dans le sens inverse du sens d'entraínement desdits moyens d'amenée (1) de façon à supprimer toute superposition d'articles (2) sur ledits moyens d'amenée (1).
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