FR3120810A1 - laser de sécurité, procédé de protection et robot autonome mobile - Google Patents
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Abstract
TITRE : laser de sécurité, procédé de protection et robot autonome mobile La présente technique propose un laser de sécurité (10) destiné à évoluer dans des environnements à des températures différentes, ledit laser de sécurité (10) comprenant des moyens d’émission laser et au moins un élément d’optique (101), et comprenant des moyens (102) de régulation de la température interne audit laser de sécurité (10), des moyens d’étanchéité (103) dudit laser de sécurité (10) et des moyens (104) de régulation de la teneur en humidité interne audit laser de sécurité (10) pour protéger ledit au moins un élément d’optique (101). Figure 2
Description
Domaine de l’invention
Le domaine de l’invention est celui de la logistique, en particulier pour la préparation de commandes au sein d’un entrepôt de stockage de produits à expédier.
La présente invention concerne notamment l’amélioration des performances de robots évoluant dans des chambres froides aux côtés des préparateurs de commande, et plus particulièrement des robots autonomes mobiles.
Art antérieur
Le domaine de la logistique n’a cessé d’évoluer depuis de nombreuses années. Concernant la préparation de commandes en particulier, les évolutions techniques et technologiques ont été nombreuses, allant des logiciels de gestion aux convoyeurs de produits en passant par les étagères de stockage intelligentes.
Nous nous intéressons ici plus particulièrement aux robots, et plus particulièrement aux robots autonomes mobiles, évoluant notamment dans/entre des environnements ou des zones dont les températures sont différentes, voire très différentes.
Ainsi, lorsqu’un tel robot est utilisé pour de la préparation de commande, il est amené à évoluer entre des zones à température ambiante (par exemple pour le stockage des produits secs), à des températures entre 1,5°C et 5°C (par exemple pour le stockage des produits frais), et à des températures entre -18°C et -40°C (pour le stockage des produits surgelés), au cours de la préparation de commande.
Cependant, ces changements de température peuvent endommager les robots et ainsi entrainer des dysfonctionnements pouvant entraver la qualité de la préparation de commande. De plus, ces robots ayant un coût relativement élevé en raison de leur grande technicité, leur remplacement pour cause de dégradation due à leurs conditions d’utilisation représente un inconvénient important non acceptable pour les industriels qui les achètent en vue d’améliorer leurs performances logistiques.
Il existe donc un besoin de fournir une nouvelle approche qui puisse permettre à un robot d’évoluer efficacement entre des zones à différentes températures (notamment en chambre froide) et de ne pas subir de dommages pouvant engendrer des dysfonctionnements, notamment lorsqu’il change de zone et de température, tout en optimisant les coûts de fabrication et de maintenance de tels robots.
La présente invention propose une solution technique permettant de protéger un laser de sécurité, comprenant des moyens d’émission laser et au moins un élément d’optique, et destiné à évoluer dans des environnements à des températures différentes. Pour ce faire, le laser de sécurité comprend des moyens de régulation de sa température interne, des moyens d’étanchéité et des moyens de régulation de sa teneur en humidité interne pour protéger l’élément d’optique.
Ainsi, la présente technique propose une solution nouvelle et inventive de la protection d’un laser de sécurité contre les dysfonctionnements dus à des changements de températures, basée sur la protection de son élément d’optique de façon à le maintenir en état de fonctionnement optimal lors de l’évolution du laser de sécurité dans des environnements à des températures différentes.
En effet, des changements de températures fréquents peuvent endommager le laser de sécurité car certains de ses composants n’y sont pas adaptés. Or cela peut entrainer des dysfonctionnements impactant fortement l’utilisation du laser de sécurité, par exemple lorsqu’il est intégré dans un robot autonome mobile pour la préparation de commandes. Une telle application suppose en effet des variations de températures importantes entre un environnement à température ambiante et un environnement très fortement réfrigéré par exemple.
Pour protéger le laser de sécurité, la température et l’humidité dans le laser de sécurité sont régulées et l’étanchéité du laser de sécurité est optimisée, de sorte à prévenir notamment l’apparition de condensation ou de buée sur l’élément d’optique, élément essentiel du fonctionnement du laser de sécurité.
Selon un aspect particulier de la présente technique, les moyens de régulation de la température interne comprennent un premier élément chauffant fixé via des moyens de fixation conducteurs de chaleur sur une première surface du laser de sécurité.
Ainsi, le laser de sécurité comprend des moyens de régulation de sa température interne sous la forme d’un système de chauffage constitué d’un élément chauffant, par exemple un patch, fixé sur une des surfaces du laser de sécurité, par exemple la surface inférieure, via des moyens de fixation conducteurs de chaleur tels que du scotch aluminium. Un isolant thermique externe, de type mousse ou équivalent, peut également envelopper l’ensemble constitué du laser de sécurité et du système de chauffage afin d’éviter toute déperdition inutile de chaleur.
Selon une caractéristique particulière, les moyens de régulation de la température interne comprennent en outre un deuxième élément chauffant fixé via des moyens de fixation conducteurs de chaleur sur une deuxième surface du laser de sécurité.
Selon ce mode de réalisation, les moyens de régulation de la température interne au laser de sécurité comprennent un deuxième élément chauffant fixé sur une autre des surfaces du laser de sécurité, par exemple la surface supérieure. Les mêmes moyens de fixation conducteurs de chaleur peuvent être utilisés, ainsi que la mousse pour éviter les déperditions thermiques.
Selon un aspect particulier, le laser de sécurité comprend des moyens de pilotage des moyens de régulation de la température interne.
Selon ce mode de réalisation, les moyens de régulation de la température interne au laser de sécurité sont pilotés de sorte à se déclencher lorsqu’il est nécessaire d’empêcher la température interne au laser de sécurité de diminuer en-dessous d’un seuil prédéterminé. Par exemple, ces moyens de pilotage correspondent à un capteur de température déclenchant les patchs chauffants lorsque la température mesurée correspond à un autre seuil prédéterminé.
Selon une caractéristique particulière, les moyens d’étanchéité comprennent au moins un joint d’étanchéité appliqué autour de l’élément d’optique. Selon ce mode de réalisation, le laser de sécurité comprend un joint d’étanchéité autour de l’élément d’optique, i.e. entre l’élément d’optique et les autres composants du laser de sécurité. Ce joint permet d’améliorer l’étanchéité à l’air du laser de sécurité afin de limiter toute contamination de ce dernier par l’intrusion d’eau à l’état vapeur, susceptible de changer d’état et donc de se condenser, par exemple lorsque le laser de sécurité évolue dans un environnement à une température inférieure. En effet, une telle condensation peut conduire à un dysfonctionnement du laser de sécurité. Par exemple, ce joint correspond à un joint en epoxy positionné entre l’optique du laser de sécurité et le bâti de ce dernier.
Selon un aspect particulier, les moyens d’étanchéité comprennent un traitement spécifique antibuée appliqué sur l’élément d’optique sous la forme d’au moins une couche d’une première solution.
Selon ce mode de réalisation, une première solution d’un traitement antibuée est appliquée sur l’élément d’optique (à l’intérieur et/ou à l’extérieur de la vitre optique), selon un mode opératoire très spécifique nécessitant par exemple au préalable la préparation de la surface (par exemple en enlevant le vernis de la surface puis en la désinfectant) puis la fixation de la couche de première solution (par exemple par chauffage).
Il est à noter que la définition de ce mode opératoire nécessite une très grande expertise du fonctionnement du laser de sécurité de manière à ne pas l’endommager lors de l’application de la première solution de ce traitement antibuée.
Cette première solution correspond par exemple à un apprêt.
Selon une caractéristique particulière, le traitement spécifique antibuée comprend en outre au moins une couche d’une deuxième solution appliquée sur au moins une partie de la couche de la première solution.
Selon ce mode de réalisation, une deuxième solution du traitement antibuée est appliquée, par-dessus la première couche, une fois sa fixation assurée. Cette couche de deuxième solution est également fixée, par exemple par chauffage, selon un mode opératoire très précis également. Là encore, la définition du mode opératoire nécessite une très grande expertise du fonctionnement du laser de sécurité de manière à ne pas l’endommager lors de l’application de la deuxième solution de ce traitement antibuée.
Cette deuxième solution correspond par exemple à un produit antistatique.
Selon un aspect particulier, les moyens de régulation de la teneur en humidité interne comprennent au moins un élément composé d’une matière asséchante.
Selon ce mode de réalisation, le laser de sécurité comprend également des patchs et/ou des sachets composés ou remplis d’une matière asséchante, comme par exemple des billes de silicium, permettant d’absorber l’humidité qui peut se former à l’intérieur du laser de sécurité en raison des changements de températures subis.
La présente technique concerne également un procédé de protection d’un laser de sécurité destiné à évoluer dans des environnements à des températures différentes, le laser comprenant des moyens d’émission laser et au moins un élément d’optique, le procédé comprenant les étapes suivantes :
- régulation de la température interne au laser de sécurité ;
- application de premiers moyens d’étanchéité ;
- régulation de la teneur en humidité interne au laser de sécurité ;
- application de deuxièmes moyens d’étanchéité délivrant l’élément d’optique protégé.
Ainsi, la présente technique propose un procédé nouveau et inventif de protection d’un laser de sécurité contre les dysfonctionnements dus à des changements de températures, comprenant différentes étapes permettant notamment de maintenir l’élément d’optique du laser de sécurité en état de fonctionnement optimal lors de l’évolution du laser de sécurité dans des environnements à des températures différentes.
Pour ce faire, des étapes de régulation de la température ou de la teneur en humidité à l’intérieur du laser de sécurité sont mises en œuvre, déclenchées par exemple selon des seuils prédéterminés tenant compte de la température et du taux d’humidité détectés, ainsi que l’application de plusieurs moyens d’étanchéité spécifiques à différentes zones du laser de sécurité, et notamment son élément d’optique.
Selon un aspect particulier, le procédé comprend en outre une étape de calibration de l’élément d’optique protégé. Selon ce mode de réalisation, l’élément d’optique est calibré une fois les différentes étapes de protection mises en œuvre. En effet, l’application des moyens d’étanchéité spécifiquement sur l’élément d’optique, comme par exemple un traitement antibuée, en modifie son fonctionnement et nécessite donc une calibration particulière et une configuration adaptée du logiciel de gestion du laser de sécurité.
De plus, des tests et/ou un rodage sont également nécessaires, dans des conditions extrêmes préalablement identifiées comme potentiellement problématiques pour le fonctionnement du laser de sécurité (par exemple en grand froid), de manière à affiner éventuellement la configuration et le calibrage de l’élément d’optique.
Par exemple, la régulation de la température interne comprend la fixation, via des moyens de fixation conducteurs de chaleur, d’un premier élément chauffant sur une première surface du laser de sécurité.
Selon une caractéristique particulière, l’application de premiers moyens d’étanchéité comprend une étape d’application d’au moins un joint d’étanchéité autour de l’élément d’optique et la régulation de la teneur en humidité interne au laser de sécurité comprend la mise en place d’au moins un élément composé d’une matière asséchante.
Selon une caractéristique particulière, l’application de deuxièmes moyens d’étanchéité comprend les étapes suivantes :
-application d’au moins une couche d’une première solution d’un traitement spécifique antibuée sur les surfaces intérieure et/ou extérieure de l’élément d’optique ;
- premier chauffage de l’élément d’optique ;
- application d’au moins une couche d’une deuxième solution d’un traitement spécifique antibuée sur l’élément d’optique ;
- deuxième chauffage (E44) de l’élément d’optique.
Selon ce mode de réalisation, une étape d’application d’un traitement antibuée est mise en œuvre sur l’élément d’optique du laser de sécurité.
Pour ce faire, une couche d’une première solution, par exemple un apprêt, est appliquée sur les surfaces concernées et la fixation de cette première couche est assurée par un premier chauffage au four de l’élément d’optique, pendant une première durée adaptée à la solution appliquée (par exemple trente minutes) à une première température également adaptée à la solution appliquée (par exemple 120°C).
Une couche d’une deuxième solution, par exemple un produit antistatique, est appliquée par-dessus tout ou partie de la première couche, et la fixation de cette deuxième couche est assurée par un deuxième chauffage au four de l’élément d’optique, pendant une deuxième durée adaptée à la solution appliquée (par exemple vingt minutes) à une deuxième température également adaptée à la solution appliquée (par exemple 130°C).
Une première étape de préparation des surfaces intérieure et/ou extérieure à traiter peut être mise en œuvre avant l’application de la couche de première solution et une étape de finition peut être mise en œuvre sur les surfaces traitées, comprenant par exemple la suppression des aspérités et des bulles ayant pu apparaître sur les surfaces traitées à la suite de l’application des deux solutions.
La présente technique concerne également un robot autonome mobile évoluant dans une pluralité d’environnements à des températures différentes, comprenant :
- un laser de sécurité tel que décrit précédemment ;
- un caisson comprenant au moins un composant électronique et des moyens de régulation de la température interne au caisson comprenant au moins un ventilateur ;
- au moins un motoréducteur électrique équipé de moyens de protection comprenant une graisse supportant des températures extrêmes et des moyens de régulation de la température du motoréducteur électrique ;
- au moins une batterie au lithium calorifugée et autorégulée en température par au moins une résistance interne.
La présente technique propose donc un robot autonome mobile protégée de manière nouvelles et inventive contre les dysfonctionnements dus à des changements de températures, basée sur la protection de ses éléments les plus sensibles aux effets de tels changement de température.
Cette solution est particulièrement adaptée aux robots autonomes mobiles destinés à la préparation de commande et évoluant dans des environnements dont les températures varient très fortement et très souvent au cours de la préparation de commande.
Liste des Figures
La technique proposée, ainsi que les différents avantages qu’elle présente, seront plus facilement compris, à la lumière de la description qui va suivre de plusieurs modes de réalisation illustratifs et non limitatifs de celle-ci, et des dessins annexés parmi lesquels :
Description détaillée de l’invention
Le principe général de la technique proposée consiste à protéger un laser de sécurité, ou Lidar (pour «LIght Detection And Ranging» ou «Laser Imaging Detection And Ranging» en anglais), des effets de changements de température qu’il est amené à subir lorsqu’il évolue dans/entre des environnements à températures différentes.
En effet, un laser de sécurité, comme son nom l’indique, remplit une fonction sécuritaire cruciale pour l’objet au sein duquel il est intégré, comme par exemple la détection d’obstacles, la perception de l’environnement ou encore la localisation sur une carte. A ce titre, un laser de sécurité doit donc être protégé de manière optimale contre tous les aléas susceptibles de dégrader tout ou partie de son fonctionnement, le rendant ainsi inapte à assurer sa fonction sécuritaire.
Par exemple, de tels lasers de sécurité sont intégrés dans des robots, des drones, des voitures autonomes …, leur permettant ainsi de se déplacer de manière autonome et sécurisée, y compris dans des environnements ouverts, dans lesquels les robots, drones ou voitures autonomes … cohabitent avec d’autres dispositifs mobiles et/ou des individus.
Or, cette fonction sécuritaire d’un laser de sécurité nécessite une précision optimale qui peut être dégradée notamment par un endommagement de son optique, ou élément d’optique, élément particulièrement sensible aux changements de températures et aux effets de tels changements, comme par exemple l’apparition de condensation ou de buée.
Par ailleurs, lorsqu’un tel laser de sécurité est intégré dans un robot automne mobile destiné à évoluer dans des environnements à des températures différentes, dans le cadre de la préparation de commande par exemple, d’autres éléments du robot sont également sensibles aux changements de températures et aux effets de tels changements, comme par exemple l’apparition de condensation, de buée ou la déformation de certaines pièces. La présente technique propose donc également des solutions de protection spécifiques et adaptées à chaque élément du robot, comme les composants électroniques embarqués, les motoréducteurs électriques, les batteries au lithium, ou encore les faisceaux câblés spécialisés.
On décrit d’abord, en relation avec les figures 1 à 4, les différents moyens de protection d’un laser de sécurité proposés par la présente technique, puis, en relation avec les figures 5 et 6, les principales étapes d’un procédé de protection pour la mise en œuvre de ces moyens de protection et enfin, en relation avec les figures 7a et 7b, les moyens de protection d’autres éléments d’un robot autonome mobile.
La illustre un exemple de laser de sécurité 10 présentant notamment un élément d’optique 101, adapté pour émettre un ou plusieurs faisceaux laser et recevoir un ou plusieurs signaux réfléchis par le ou les objets se trouvant sur le chemin du laser. De manière connue, les signaux réfléchis sont collectés puis transformés en signaux électriques, traités ensuite par une chaine de traitement du signal pour en extraire l’information recherchée, comme par exemple la distance de l’objet sur lequel s’est réfléchi le laser.
Comme indiqué précédemment, cet élément d’optique constitue l’un des composants les plus importants et les plus sensibles du laser de sécurité. Ainsi, la précision du laser de sécurité est assurée en grande partie par la qualité optimale de son élément d’optique, en toutes circonstances d’utilisation, et notamment lorsque le laser de sécurité évolue entre des environnements à des températures différentes. Afin de pallier les éventuels dysfonctionnements qui pourraient être occasionnés par ces changements de température, différents moyens de protection du laser de sécurité, et notamment de son élément d’optique, sont mis en œuvre, selon la présente technique, et notamment :
- des moyens 102 de régulation de la température interne du laser de sécurité, décrits en relation avec la ;
- des moyens d’étanchéité 103 du laser de sécurité, décrits en relation avec la ;
- des moyens 104 de régulation de la teneur en humidité interne au laser de sécurité, décrits en relation avec la .
L’objectif de ses différents moyens de protection consiste principalement à éviter l’apparition de condensation à l’intérieur du laser de sécurité. En effet, toute trace de buée ou de condensation sur l’élément d’optique du laser de sécurité aurait un impact immédiat sur ses performances et sa précision et ne lui permettrait plus d’assurer sa fonction de sécurité.
Une solution aurait pu consister à chauffer en permanence l’intérieur du laser, afin par exemple de maintenir une température constante (par exemple de 25°), y compris lorsque le laser de sécurité évolue dans un environnement frigorifié. L’inconvénient de cette solution réside dans le risque avéré de déformation de certains éléments du laser à cause du chauffage, engendrant également une dégradation de ses performances.
Confrontés à ce problème technique, les inventeurs de la présente demande ont donc trouvé une solution technique combinant, de manière optimale, une pluralité de moyens de protection de sorte à pouvoir maitriser, en temps réel, le taux d’humidité et la température à l’intérieur du laser, sans influer négativement sur son fonctionnement. La combinaison des différentes solutions a fait l’objet d’un grand nombre de calculs, de tests et d’ajustements afin d’obtenir un résultat optimal en tentant compte des différents effets de ces différentes solutions. Ainsi, les différents moyens combinés permettent d’obtenir un effet technique de régulation de la température et du taux d’humidité à l’intérieur du laser de sécurité empêchant ainsi toute formation de buée ou de condensation sur son élément d’optique.
Pour ce faire, des moyens de régulation de la température, du taux d’humidité et des moyens d’étanchéité sont combinés en tenant compte de données techniques, comme par exemple des valeurs de température, de pression et d’humidité régissant un ou plusieurs seuils en-deçà duquel/desquels la vapeur d'eau contenue dans l'air se condense sur les surfaces, par effet de saturation.
Les moyens 102 de régulation de la température interne du laser de sécurité permettent ainsi de maitriser la température interne au laser de sécurité dans une plage de températures correspondant au fonctionnement optimal du laser de sécurité, quelle que soit la température extérieure au laser de sécurité. Pour ce faire, comme illustré sur la , un premier élément chauffant 102a est fixé, via des moyens de fixation conducteurs de chaleur, sur une première surface 10a du laser de sécurité, par exemple la surface externe supérieure de l’élément d’optique 101. Un tel élément chauffant correspond par exemple à un patch portant des résistances chauffantes, maintenu par exemple par du scotch aluminium (conducteur de chaleur). Selon les conditions d’utilisation envisagées pour le laser de sécurité, par exemple s’il est amené à évoluer dans des environnements très froids, un deuxième élément chauffant 102b, par exemple du même type que le premier élément 102a, est fixé sur une deuxième surface 10b du laser de sécurité, par exemple sa surface externe inférieure.
Ces moyens 102 de régulation de la température interne du laser de sécurité sont en outre pilotés par des moyens de pilotage (non illustrés) les déclenchant selon des seuils de déclenchement prédéterminés. Ces seuils de déclenchement sont notamment déterminés en fonction d’abaques tenant compte des conditions d’utilisation envisagées pour le laser de sécurité et des moyens de protection mis en œuvre, et les moyens de pilotage tiennent compte des valeurs de température fournies par un ou plusieurs capteurs de température intégrés au laser de sécurité. De plus, les moyens de pilotage prennent également en compte une fréquence d’allumage et d’extinction des éléments chauffants, de manière à ne pas chauffer en continu, ce qui pourrait endommager le laser de sécurité, et à tenir compte d’une inertie prédéterminée (une température « cible » n’est pas obtenue instantanément mais si l’on chauffe trop et/ou trop longtemps, elle sera dépassée).
Selon une variante, un isolant thermique externe (par exemple une mousse enveloppant le laser de sécurité et les moyens de régulation de température) est également prévu pour éviter les déperditions de chaleur et ainsi limiter le déclenchement des éléments chauffants.
Enfin, le choix et le réglage des résistances chauffantes, ainsi que leur déclenchement, prennent en considération la fragilité et la précision du laser de sécurité, selon ses caractéristiques techniques « constructeur », et la nécessité de ne pas le dégrader, même de façon mineure.
Comme déjà indiqué précédemment, les moyens 102 de régulation de la température interne du laser de sécurité sont judicieusement combinés avec des moyens d’étanchéité 103 ayant pour effet de limiter toute intrusion de vapeur d’eau qui pourrait se transformer en condensation lorsque le laser de sécurité évolue vers un environnement à une température inférieure.
Selon un mode de réalisation illustré en , les moyens d’étanchéité 103 comprennent au moins un joint d’étanchéité 103a appliqué autour de l’élément d’optique 101, au niveau de son engagement avec le bâti du laser de sécurité. Un autre joint d’étanchéité 103b peut également être mis en œuvre au niveau d’une jonction de deux pièces de l’élément d’optique lui-même. Par exemple, ce ou ces joints sont en epoxy, ou tout autre matière présentant les caractéristiques adaptées.
La connaissance des performances de ce ou ces joints d’étanchéité 103a, 103b, permet notamment de paramétrer les moyens de pilotage décrits précédemment, car ces performances contribuent à la maitrise du taux d’humidité dans le laser de sécurité.
De plus, un capteur d’hygrométrie (non illustré) est prévu dans le laser de sécurité afin de le placer dans un mode de fonctionnement sécurisé lorsque le taux d’humidité dépasse un seuil prédéterminé susceptible d’endommager fortement le laser de sécurité. Ce mode de fonctionnement sécurisé comprend par exemple l’émission d’une alerte afin, par exemple, que le dispositif dans lequel le laser de sécurité est intégré soit immobilisé.
Selon un mode de réalisation non illustré, les moyens d’étanchéité 103 comprennent un traitement de surface par application d’un film hydrophobe de manière à éviter tout risque de formation de condensation, notamment au niveau de la traversée du ou des faisceaux laser. Par exemple, ce traitement de surface correspond à un traitement spécifique antibuée appliqué sur l’élément d’optique sous la forme de deux couches de deux solutions distinctes ayant des effets techniques spécifiques et distincts, qui, lorsque les deux couches sont combinées permettent d’obtenir un effet technique supplémentaire : une couche d’apprêt et une couche de traitement antistatique permettent par exemple d’obtenir un traitement hydrophobe optimal.
Ainsi, au moins une couche d’une première solution S1, par exemple un apprêt, est appliquée, selon différentes variantes, sur tout ou partie de la surface intérieure de l’élément d’optique et/ou sur tout ou partie de la surface extérieure de l’élément d’optique, selon des critères prédéterminés dépendant de l’efficacité souhaitée, de la configuration de l’élément d’optique et des conditions d’application spécifique à la première solution S1. Par ailleurs, l’application de cette solution S1 respecte un mode opératoire spécifique, commençant optionnellement et préférablement par des étapes de préparation de la ou des surfaces à traiter, comme cela sera détaillé ci-après, et prévoyant une étape de fixation de la couche de première solution appliquée. Par exemple, cette étape de fixation consiste à chauffer l’élément d’optique, selon des paramètres de durée et de température prédéfinis décrits ci-dessous.
Afin d’assurer une efficacité optimale, au moins une couche d’une deuxième solution S2, par exemple un produit antistatique, est ensuite appliquée sur au moins une partie de la couche de la première solution S1.
Là encore, selon différentes variantes, cette deuxième solution est appliquée sur tout ou partie de la surface intérieure de l’élément d’optique et/ou sur tout ou partie de la surface extérieure de l’élément d’optique, selon des critères prédéterminés dépendant de l’efficacité souhaitée, de la configuration de l’élément d’optique, des conditions d’application spécifique à la deuxième solution S2 et de la mise en œuvre de l’application préalable de la première solution S1. L’application de cette deuxième solution S2 respecte également un mode opératoire spécifique prévoyant une étape de fixation consistant par exemple à chauffer l’élément d’optique, selon des paramètres de durée et de température prédéfinis décrits ci-dessous.
Les inventeurs ont été confrontés à de grandes difficultés de mise en œuvre de ce traitement antibuée car ce type de traitement n’a jamais été appliqué à des optiques de laser de sécurité, présentant une grande fragilité. Ainsi, le traitement de surface choisi a dû être adapté à cette fragilité et à la précision du laser et les différentes étapes de son application ont été définies spécifiquement pour ces lasers de sécurité, notamment pour assurer que la surface traversée par le laser soit toujours exempte de condensation et conserve une précision optimale.
Enfin, ce traitement spécifique antibuée peut être appliqué, selon une première variante, comme seuls moyens d’étanchéité 103 ou, selon une deuxième variante, en combinaison avec le ou les joints 103a, 103b décrits ci-dessus.
En combinaison avec les moyens 102 de régulation de la température et les moyens 103 d’étanchéité, le laser de sécurité selon la présente technique présente en outre des moyens 104 de régulation de la teneur en humidité interne. Par exemple, comme illustré sur la , au moins un élément 104 composé d’une matière asséchante (par exemple un sachet contenant des billes de silice) est inséré à l’intérieur du laser de sécurité, de manière à absorber l’humidité. Une pluralité ces éléments 104 peut être insérée dans le laser de sécurité, selon leur taille et les espaces libres à l’intérieur du laser de sécurité notamment.
On décrit maintenant les principales étapes d’un procédé de protection d’un laser de sécurité, en relation avec la . Ces principales étapes peuvent être mises en œuvre en parallèle afin d’assurer la combinaison des moyens mis en œuvre, comme décrit précédemment.
Ainsi, le procédé de protection comprend une étape E1 de régulation de la température interne au laser de sécurité, consistant notamment à piloter des éléments chauffants positionnés à des endroits stratégiques à l’intérieur du laser de sécurité, comme illustré par exemple en décrite ci-dessus. Ce pilotage des éléments chauffants tient compte notamment de capteurs de température également disposés dans le laser de sécurité, mais aussi de l’étape E2 d’application de premiers moyens d’étanchéité, consistant à mettre en œuvre un ou plusieurs joints d’étanchéité, notamment entre l’élément d’optique et le bâti du laser de sécurité.
De même, l’étape E1 de régulation de la température interne au laser de sécurité tient compte d’une étape E3 de régulation de la teneur en humidité interne au laser de sécurité, consistant par exemple à disposer dans le laser de sécurité un ou plusieurs éléments en matière asséchante.
Les étapes E2 et E3 sont mises en œuvre par exemple lors de la fabrication du laser de sécurité, alors que l’étape E1 est mise en œuvre en continu lors de l’utilisation du laser de sécurité.
Par ailleurs, une étape E4 d’application de deuxièmes moyens d’étanchéité est également mise en œuvre afin de délivrer un élément d’optique protégé, c’est-à-dire modifié spécifiquement par rapport à un élément d’optique classique d’un laser de sécurité. Cette étape E4 est mise en œuvre avant l’utilisation du laser de sécurité, dans une phase de fabrication spécifique à la présente technique, et comprend notamment les sous-étapes suivantes :
-application E41 d’au moins une couche d’une première solution d’un traitement spécifique antibuée, par exemple un apprêt, sur les surfaces intérieure et/ou extérieure de l’élément d’optique et un premier chauffage E42 demande l’élément d’optique afin de fixer la première couche ; les zones d’application de cette première solution (surface extérieure et/ou intérieure, tout ou partie de cette/ces surfaces), l’épaisseur de la couche ainsi que les paramètres du chauffage (par exemple 120°C pendant trente minutes) sont déterminés par les caractéristique techniques et fonctionnelles de cette première solution ainsi que les contraintes de fragilité de l’optique du laser de sécurité ;
- application E43 d’au moins une couche d’une deuxième solution d’un traitement spécifique antibuée, par exemple une solution antistatique, sur l’élément d’optique et un deuxième chauffage E44 de l’élément d’optique ; là encore, les zones d’application de cette deuxième solution (surface extérieure et/ou intérieure, tout ou partie de cette/ces surfaces), l’épaisseur de la couche ainsi que les paramètres du chauffage (par exemple 130°C pendant vingt minutes) sont déterminés par les conditions d’application de la première solution, les caractéristique techniques et fonctionnelles de cette deuxième solution ainsi que les contraintes de fragilité de l’optique du laser de sécurité.
La sous-étape E41 peut être précédée d’une sous-étape de préparation des surfaces à traiter, comme par exemple la surpression du vernis classiquement appliqué sur un élément d’optique de laser de sécurité, le ponçage/égrainage des surfaces à traiter, ainsi que la désinfection de ces surfaces, par exemple à l’alcool à 70°C.
De même, la sous-étape E44 peut être suivie d’une sous-étape de finition des surfaces traitées, comprenant par exemple la suppression des aspérités et des bulles ayant pu apparaître sur les surfaces traitées à la suite de l’application des deux solutions et aux chauffages.
Enfin, cette étape E4 d’application d’un traitement antibuée sur l’élément d’optique engendrant inévitablement quelques dérèglements, même mineurs, de la précision du laser de sécurité, il est utile de mettre en œuvre en outre une étape de calibration de l’élément d’optique ainsi protégé, de manière à lui conférer à nouveau toutes ces capacités. Pour ce faire, des tests sont mis en œuvre dans des conditions réelles d’utilisation, par exemple dans des environnements très fortement frigorifiés, ainsi que pendant une évolution entre des environnement à températures différentes, et le logiciel de pilotage du laser de sécurité est configuré spécifiquement pour l’élément d’optique protégé par le traitement antibuée.
Les différents moyens et étapes décrits précédemment permettent donc, en combinaison et en interaction, de fournir un laser de sécurité protégé contre les risques de formation de condensation et de buée lorsqu’il évolue au sein d’environnements à températures différentes, tout en conservant ses performances optimales en termes de précision notamment.
Un tel laser de sécurité protégé est donc tout à fait apte à être intégré par exemple dans un robot autonome mobile pour la préparation de commandes dans différents environnements de stockages des produits à prélever pour les commandes. Les figures 7a et 7b illustrent un exemple de robot autonome mobile 1 présentant un laser de sécurité 10, dont un exemple de faisceau laser 1010 permet d’en mesurer l’efficacité et l’intérêt, en termes de sécurité de déplacement du robot autonome mobile 1. En effet, le laser de sécurité permet au robot autonome mobile d’avoir une connaissance temps réel de son environnement, par exemple jusqu’à 170° autour du robot, de détecter d’éventuels obstacles, en fonction de la vitesse du robot, et donc de pouvoir cohabiter de manière sécurisée avec des opérateurs de commandes ou d’autres robots.
Par ailleurs, les performances d’un tel robot autonome mobile peuvent être également renforcées dans de telles conditions d’utilisation par la protection d’autres éléments du robot, selon des solutions trouvées par les inventeurs de la présente demande.
Ainsi, les composants électroniques embarqués dans le robot sont stockés, dans la mesure du possible, dans un caisson régulé en température grâce à la chaleur dégagée par l'ordinateur industriel embarqué. En effet, les inventeurs ont observé que toute l’électronique embarquée, y inclus l’ordinateur, pouvait s’autoréguler en température, avec l’aide d’un ou plusieurs ventilateurs, par exemple du type bloquant l’air lorsqu’il tourne dans un sens et faisant rentrer de l’air lorsqu’il tourne dans l’autre sens. Les composants électroniques embarqués dans le robot sont donc également protégés des éventuels impacts de changements de températures fréquents des environnements dans lesquels évolue le robot.
Par ailleurs, les motoréducteurs électriques intégrés au robot sont équipés d'une graisse spécifique qui peut évoluer entre -60°C et +40 °C ainsi que de résistances chauffantes permettant de limiter les déformations de certaines pièces dues aux changements de température. Cette double protection permet notamment d’assurer le fonctionnement sans friction de pièces mobiles les unes par rapport aux autres et ainsi le fonctionnement optimal des motoréducteurs.
Enfin, les batteries au lithium permettant au robot de fonctionner en très grande autonomie d’énergie, sont fabriquées sur mesure, calorifugées et autorégulées en température par leur résistance interne, leur permettant ainsi de fonctionner jusqu’à 16h dans le froid. Ces résistances internes sont déclenchées en fonction de capteurs de température et en tenant compte du fait que plus une batterie est utilisée et plus elle chauffe. Enfin, des sécurités sont également mises en œuvre pour désactiver une cellule de batterie si la température ambiante détectée autour de la cellule est négative.
Ainsi, un robot autonome mobile protégé selon les différents modes de réalisation de l’invention présente des performances optimales dans des conditions d’utilisation extrêmes, améliorant encore la productivité de la préparation de commandes utilisant de tels robots, ainsi que la maintenance de ces robots présentant une robustesse renforcée par rapport aux techniques de l’art antérieur.
Claims (15)
- Laser de sécurité (10) destiné à évoluer dans des environnements à des températures différentes, ledit laser de sécurité (10) comprenant des moyens d’émission laser et au moins un élément d’optique (101), caractérisé en ce que ledit laser de sécurité (10) comprend des moyens (102) de régulation de la température interne audit laser de sécurité (10), des moyens d’étanchéité (103) dudit laser de sécurité (10) et des moyens (104) de régulation de la teneur en humidité interne audit laser de sécurité (10) pour protéger ledit au moins un élément d’optique (101).
- Laser de sécurité (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (102) de régulation de la température interne comprennent un premier élément chauffant (102a) fixé via des moyens de fixation conducteurs de chaleur sur une première surface (10a) dudit laser de sécurité (10).
- Laser de sécurité (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens (102) de régulation de la température interne comprennent en outre un deuxième élément chauffant (102a) fixé via des moyens de fixation conducteurs de chaleur sur une deuxième surface (10b) dudit laser de sécurité (10).
- Laser de sécurité (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de pilotage desdits moyens (102) de régulation de la température interne.
- Laser de sécurité (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d’étanchéité (103) comprennent au moins un joint d’étanchéité (103a, 103b) appliqué autour dudit élément d’optique.
- Laser de sécurité (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d’étanchéité (103) comprennent un traitement spécifique antibuée appliqué sur ledit élément d’optique (101) sous la forme d’au moins une couche d’une première solution (S1).
- Laser de sécurité (10) selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit traitement spécifique antibuée comprend en outre au moins une couche d’une deuxième solution (S2) appliquée sur au moins une partie de ladite couche de ladite première solution (S1).
- Laser de sécurité (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens (104) de régulation de la teneur en humidité interne comprennent au moins un élément composé d’une matière asséchante.
Selon ce mode de réalisation, le laser de sécurité comprend également des patchs et/ou des sachets composés ou remplis d’une matière asséchante, comme par exemple des billes de silicium, permettant d’absorber l’humidité qui peut se former à l’intérieur du laser de sécurité en raison des changements de températures subis. - Procédé de protection d’un laser de sécurité destiné à évoluer dans des environnements à des températures différentes, ledit laser comprenant des moyens d’émission laser et au moins un élément d’optique, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- régulation (E1) de la température interne audit laser de sécurité ;
- application (E2) de premiers moyens d’étanchéité ;
- régulation (E3) de la teneur en humidité interne audit laser de sécurité ;
- application (E4) de deuxièmes moyens d’étanchéité délivrant ledit élément d’optique protégé. - Procédé de protection d’un laser de sécurité selon la revendication 9, caractérisé en ce qu’il comprend en outre une étape de calibration dudit élément d’optique protégé.
- Procédé de protection d’un laser de sécurité selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite régulation de la température interne comprend la fixation, via des moyens de fixation conducteurs de chaleur, d’un premier élément chauffant sur une première surface dudit laser de sécurité.
- Procédé de protection d’un laser de sécurité selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite application de premiers moyens d’étanchéité comprend une étape d’application d’au moins un joint d’étanchéité autour dudit élément d’optique.
- Procédé de protection d’un laser de sécurité selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite régulation de la teneur en humidité interne audit laser de sécurité comprend la mise en place d’au moins un élément composé d’une matière asséchante.
- Procédé de protection d’un laser de sécurité selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite application de deuxièmes moyens d’étanchéité comprend les étapes suivantes :
-application (E41) d’au moins une couche d’une première solution d’un traitement spécifique antibuée sur lesdites surfaces intérieure et/ou extérieure dudit élément d’optique ;
- premier chauffage (E42) dudit élément d’optique ;
- application (E43) d’au moins une couche d’une deuxième solution d’un traitement spécifique antibuée sur ledit élément d’optique ;
- deuxième chauffage (E44) dudit élément d’optique. - Robot autonome mobile (1) évoluant dans une pluralité d’environnements à des températures différentes, caractérisé en ce qu’il comprend :
- un laser de sécurité (10) selon l’une des revendications 1 à 8 ;
- un caisson comprenant au moins un composant électronique et des moyens de régulation de la température interne audit caisson comprenant au moins un ventilateur ;
- au moins un motoréducteur électrique équipé de moyens de protection comprenant une graisse supportant des températures extrêmes et des moyens de régulation de la température dudit motoréducteur électrique ;
- au moins une batterie au lithium calorifugée et autorégulée en température par au moins une résistance interne.
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