FR3131580A1 - Procede et systeme de palettisation heterogene - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de palettisation dans lequel : des articles (3) sont transportés vers un point de chargement par des moyens de convoyage (2),les articles (3) sont chargés par un dispositif (4) de chargement sur un contenant (5) agencé dans le post de chargement,le dispositif (4) de chargement étant contrôlé par un moyen de contrôle comprenant un moyen de calcul, le procédé comprend une étape dans laquelle ledit moyen de calcul détermine une disposition stable des articles (3) sur le contenant (5) avant leur chargement. L’invention concerne aussi un système mettant en œuvre ce procédé. Figure pour l’abrégé : Figure 1.
Description
L’invention concerne le domaine des plateformes logistiques de grandes et moyennes distributions et porte sur un procédé et un système de palettisation d’articles avant une livraison à un client.
Les plateformes logistiques servent d’intermédiaire entre les fournisseurs et différents points de vente. Les fournisseurs acheminent leurs produits à ces plateformes où ils sont réceptionnés et traités pour être mis en stock. Ensuite, les points de vente envoient leurs demandes de réapprovisionnement à ces plateformes. Pour chaque demande, les produits demandés sont sortis du stock pour être acheminés à une zone de préparation de commandes. Dans la zone de préparation, des robots sont utilisés pour placer les produits sur des palettes d’expéditions qui seront ensuite acheminées à leur destination.
Outre la gestion de la sortie du stock des produits et l’acheminement vers le client des commandes, plusieurs décisions doivent alors être prises, par exemple, déterminer le nombre de palettes à utiliser, sur quelles palettes placer les articles et comment seront placés les articles sur chaque palette.
Lors de la palettisation, la stabilité des produits sur une palette est un élément important pour assurer leur intégrité lors du chargement et lors du transport. Nous connaissons des méthodes de vérification de la stabilité, cependant elles requièrent un calcul nécessitant de connaitre le poids des articles et exécutent des calculs de physique dont la complexité augmente avec l’augmentation du nombre d’articles.
En outre, les méthodes connues appliquent des contraintes de stabilité, qui sont :
- soit pas suffisamment exigeantes, tolérant des dispositions instables ;
- soit trop strictes (ou fortes), par exemple que les objets soient entièrement supportés ou tous les coins doivent être supportés, ou aussi qu’il ne reste aucun vide entre le centre de gravité et le sol. Ces solutions sont trop limitatives et excluent beaucoup de dispositions acceptables (donc stables) d’articles.
L’objectif de l’invention est donc de proposer un système et un procédé de palettisation permettant de résoudre les problèmes décrits ci-dessus.
A cet effet, l’invention concerne, selon un premier aspect, un procédé de palettisation dans lequel :
- des articles sont transportés vers un poste de chargement par des moyens de convoyage,
- les articles sont chargés par un dispositif de chargement sur un contenant (par exemple une palette) agencé dans le poste de chargement,
- le dispositif de chargement étant contrôlé par un moyen de contrôle comprenant un moyen de calcul configuré pour générer des dispositions desdits articles sur le contenant en amont de leur chargement, le procédé comprend une étape dans laquelle ledit moyen de calcul détermine parmi les dispositions générées une disposition stable,
dans lequel, pour déterminer la disposition stable le calcul comprend :
- une étape de calcul pour au moins un article d’un polygone de sustentation récursif tenant compte d’un polygone de sustentation de chaque article de dessous avec lequel l’article est en contact,
- une étape de projection verticale vers le bas du centre de gravité de l’article, et
- une étape de conclusion dans laquelle l’article est considéré stable si la projection de son centre de gravité rencontre le polygone de sustentation récursif.
Le procédé selon l’invention utilise une contrainte de stabilité qui ne nécessite pas de connaitre le poids des articles et se base sur des calculs de géométrie pour déterminer le polygone de sustentation récursif et le centre de gravité. Cette solution est plus facile à mettre en œuvre que les solutions connues tout en permettant d’obtenir de bons résultats.
En outre, le procédé permet d’obtenir des dispositions stables d’une part, et d’autre part réduit le nombre de dispositions stables d’articles rejetées, contrairement aux méthodes utilisant une contrainte stricte. En utilisant une contrainte de stabilité plus flexible, une disposition stable peut être trouvée plus rapidement ce qui agit favorablement sur l’efficacité du processus de palettisation.
Pour expliquer le principe d’un polygone de sustentation récursif, supposons un ensemble d’articles A ; B(B1, B2,..) ; C(C1, C2, ..) à charger sur un contenant suivant une disposition dans laquelle l’article A est posé sur un ou plusieurs articles B et chaque article B est posé sur un ou plusieurs articles C.
Le polygone de sustentation récursif de l’article A dépend des polygones de sustentation de chaque article B, sur lesquels il s’appuie, qui sont à leurs tours dépendants des polygones de sustentation des articles C, sur lesquels chacun des articles B s’appuie à son tour.
Le calcul du polygone de sustentation récursif peut par exemple se faire en utilisant l’algorithme de « Gift Wrapping » décrit par Ramos et al. ‘A container loading algorithm with static mechanical equilibrium stability constraints'. Dans : Transportation Research Part B : Methodological 91, 565–581.
Le calcul de la projection du centre de gravité est connu en soi pour l’homme du métier. Un tel calcul peut par exemple être trouvé dans « Computer Cartography: Point in Polygon Programs », Nordbeck and Rystedt (1967).
Les moyens de convoyage peuvent comporter des convoyeurs, des robots ou chariots automatiquement guidés ou tout autre moyen de transport d’articles (colis) habituellement utilisé dans le domaine de l’intralogistique.
Le contenant est par exemple une palette, un roll ou tout autre contenant à base stable habituellement utilisable dans le domaine de l’intralogistique.
Les articles de dessous sur lesquels un article est posé (lorsqu’il n’est pas posé sur un seul article) peuvent être choisis de sorte qu’ils aient sensiblement la même hauteur.
Selon des modes de réalisation, une disposition d’un ensemble d’articles sur le contenant est considérée stable si tous les articles sont stables.
Selon des modes de réalisation, les articles peuvent avoir des formes hétérogènes.
Selon des modes de réalisation, chaque article présente une face inférieure représentant sa base et une face supérieure opposée à la base, au moins un article présente une face supérieure ayant une surface inférieure à la surface de sa base.
Par exemple, un ou plusieurs articles peuvent avoir la forme d’une pyramide tronquée.
Les méthodes proposées dans la littérature sont conçues en considérant que les objets placés sont des parallélépipèdes rectangles, ce qui n’est pas toujours les cas de certains articles. Grâce au procédé, la stabilité d’un contenant chargé avec des articles dont au moins certains ne sont pas parallélépipédiques peut être estimée avec précision. De tels articles peuvent être des packs de boissons.
Avantageusement, le procédé peut en outre comprendre une étape de sélection d’une disposition stable d’un ensemble d’articles considérée comme optimale.
Par exemple, l’étape de sélection d’une disposition optimale peut être basée sur une fonction d’évaluation tenant compte du volume perdu par chaque disposition stable précédemment déterminée.
Une telle fonction utilise par exemple la formule dite de « Héron » connue de l’homme du métier.
L’invention concerne, selon un deuxième aspect, un procédé de palettisation dans lequel :
- des articles sont transportés vers un poste de chargement par des moyens de convoyage,
- les articles sont chargés par un dispositif de chargement sur un contenant agencé dans le poste de chargement,
- le dispositif de chargement étant contrôlé par un moyen de contrôle comprenant un moyen de calcul, le procédé comprend une étape dans laquelle ledit moyen de calcul détermine une disposition stable d’un article sur le contenant avant son chargement,
dans lequel, pour déterminer la stabilité de l’article, le calcul comprend :
- une étape de calcul pour l’article d’un polygone de sustentation récursif tenant compte d’un polygone de sustentation de chaque article de dessous avec lequel il sera en contact,
- une étape de projection verticale vers le bas du centre de gravité dudit article,
- une étape de conclusion dans laquelle l’article est considéré stable si la projection de son centre de gravité rencontre (c’est-à-dire qu’il passe par) le polygone de sustentation récursif.
L’avantage technique est le même que celui décrit pour le procédé précédent.
Le procédé peut en outre comprendre une étape dans laquelle le moyen de contrôle définit ou modifie l’ordre dans lequel les articles sont transportés vers le poste de chargement.
Avantageusement, le procédé peut comprendre en outre une étape d’identification de l’article par un moyen de détection en amont ou dans le poste de chargement.
Le moyen de détection peut être une caméra, un lecteur de code-barre, ou tout autre dispositif habituellement utilisé pour l’identification d’articles.
Avantageusement, la position stable de l’article sur le contenant est déterminée par le moyen de contrôle suite à l’étape d’identification.
Avantageusement, le procédé peut comporter une étape optionnelle de correction de la position de l’article lorsque la disposition précédente n’est pas stable.
L’invention concerne en outre un système de palettisation comprenant :
- des moyens de convoyage d’articles vers un poste de chargement,
- des moyens de chargement configurés pour charger les articles sur un contenant agencé dans le poste de chargement,
- un moyen de contrôle configuré pour contrôler les moyens de chargement et comprenant un moyen de calcul configuré pour déterminer une disposition stable d’un article ou d’une disposition d’articles sur le contenant, parmi des dispositions générées en amont du chargement de l’article ou des articles,
dans lequel, pour déterminer la disposition stable de l’article ou de la disposition d’articles, le moyen de calcul est configuré pour :
- calculer pour ledit article ou pour un article de ladite disposition d’articles, un polygone de sustentation récursif tenant compte d’un polygone de sustentation de chaque article de dessous avec lequel ledit article ou l’article de ladite disposition d’articles est en contact,
- faire une projection verticale vers le bas du centre de gravité dudit article ou de l’article de ladite disposition d’articles,
- considérer ledit article ou l’article de ladite disposition d’articles, stable si la projection du centre de gravité rencontre le polygone de sustentation récursif.
Ce système de palettisation peut mettre en œuvre le procédé selon l’une quelconque des combinaisons de caractéristiques relatives au premier aspect et/ou au deuxième aspect de l’invention décrits ci-dessus.
D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description ci-après en relation avec les dessins annexés, donnés à titre d’exemples non limitatifs, dans lesquelles :
La représente un exemple de système de palettisation selon l’invention. Le système 1 comprend un moyen de convoyage 2 pour transporter des articles 3 à un poste de chargement pour les charger sur un contenant 5 (palette) vide agencé dans le poste de chargement. Dans l’exemple, le moyen de convoyage 2 est un convoyeur, mais d’autres moyens de convoyage peuvent être utilisés, notamment des robots automatiquement guidés (AMR/AGV).
Le système 1 de palettisation comprend aussi un moyen de chargement 4 pour charger les articles 3 sur la palette 5. Le moyen de chargement 4 est par exemple un robot multiaxial muni d’un préhenseur 4a pour saisir les articles 3 un par un et les placer sur la palette 5. Le préhenseur 4a peut être à grille comme montré sur la figure ou avoir d’autres formes connues, par exemple muni de ventouses.
Dans une variante non montrée, le système de palettisation 1 peut également comprendre un moyen de détection d’articles, par exemple une caméra, agencée au-dessus du convoyeur 2 au voisinage du poste de chargement.
Le système 1 comprend également un moyen de contrôle, non montré, agencé pour gérer le chargement des articles par le moyen de chargement 4. Il peut également contrôler le moyen de convoyage.
Le moyen de contrôle peut comprendre un moyen de calcul, tel qu’un logiciel qui peut déterminer un ordre de rangement et des positions spatiales pour les articles 3 devant être empilés sur la palette 5.
Avantageusement, le moyen de contrôle peut également comprendre une mémoire configurée pour héberger une base de données contenant les caractéristiques des colis à empiler, par exemple, suite à une commande d’un client. La base de données peut comprendre les dimensions, les poids ou autres caractéristiques des articles.
Le moyen de calcul est en outre configuré pour déterminer la stabilité d’un article ou d’une disposition d’articles sur la palette avant que le moyen de contrôle donne instruction au moyen de chargement pour charger l’article ou les articles sur la palette.
La montre, un exemple d’une disposition d’articles sur une palette 5 considérée comme stable, dans laquelle tous les articles 30, 31, 32, 33 sont stables.
Pour faciliter la compréhension, la palette est représentée en 2D, le même principe étant applicable en 3D. Un article est stable s’il vérifie la contrainte de stabilité qui est déterminée comme suit :
Premièrement, pour chaque article un polygone de sustentation récursif est calculé en tenant compte des polygones de sustentation (également récursif) de chaque article de dessous avec lequel il est en contact.
Par exemple, pour l’article 30, le polygone de sustentation est représenté par la partie hachurée P30. Il dépend des polygones de sustentation P31 et P32 des articles 31 et 32 sur lesquels l’article 30 est posé. P30 est sur toute la longueur de l’article 30, car il est entièrement supporté par P31 et P32. Pour mieux comprendre la récursivité, le polygone de sustentation de chaque article 31, 32, 33 et des articles qui sont dessous a été projeté en traits discontinus sur la surface supérieure de l’article. Par exemple T31 et T32 sont les projections des polygones de sustentation P31 et P32 respectivement.
Deuxièmement, le centre de gravité de chaque article est projeté vers le bas. La projection du centre de gravité de l’article 30 passe par P30 et celui de l’article 31 passe par P31, ces articles sont donc stables. L’article 32 est partiellement supporté par l’article de dessous, le polygone P32 est sur la longueur supportée seulement, néanmoins la projection du centre de gravité de l’article 32 passe par P32 ; l’article 32 est donc également stable. Le même raisonnement s’applique à toute la palette qui est considérée entièrement stable.
La illustre les étapes de vérification de la stabilité d’une disposition de la palette lors de la mise en œuvre du procédé de palettisation selon l’invention.
Etape S1: (optionnelle) elle sert à vérifier que la stabilité de tous les articles selon la disposition précédemment proposée par le logiciel a été vérifiée. Si la réponse est oui (Y pour Yes), alors la disposition de la palette est stable, sinon (N pour No), alors le logiciel passe à l’Etape S2.
Etape S2: à cette étape le logiciel choisit l’article le plus bas de la palette qui n’a pas encore été vérifié (par exemple 30).
Etape S3: le logiciel calcule le polygone de sustentation récursif de l’article 30 en fonction des polygones P31, P32 des articles 31, 32 sur lesquels il est posé.
Etape S4: le logiciel fait une projection verticale du centre de gravité de l’article 30 et vérifie s’il passe par P30, si oui alors l’article 30 est stable, le logiciel repasse à l’Etape S1. Sinon, l’article est instable.
Le logiciel peut alors optionnellement :
- soit passer à la vérification d’une autre disposition d’articles.
- soit exécuter une étape dans laquelle la position de l’article est corrigée de sorte que la contrainte de stabilité soit satisfaite (la projection du centre de gravité tombe dans P30).
Exemple d’application 1: palette entièrement conçue avant l’acheminement des articles.
Dans ce cas, le logiciel de contrôle enregistre la liste des articles à palettiser et leurs dimensions, par exemple en les identifiant dans une base de données.
Le logiciel identifie une disposition stable en application des étapes S1 à S4 ci-dessus et éventuellement l’étape de correction optionnelle.
Lorsqu’une disposition stable de la palette est identifiée, le logiciel de contrôle :
– donne instruction aux moyens d’acheminement (qui sont optionnellement contrôlés par le même moyen de contrôle) pour acheminer les articles 3 au poste de chargement ; et
– donne instruction au robot 4 pour charger les articles 3 selon un ordre déterminé (par exemple selon l’ordre d’arrivée au poste de chargement) et selon la disposition stable identifiée.
Lorsque tous les articles sont chargés sur la palette, elle est envoyée pour des étapes additionnelles de préparation (telle que l’enveloppement avec un film) avant son expédition pour la destination finale.
Exemple d’application 2: palette conçue suite à un acheminement aléatoire des articles.
Dans ce cas, une partie ou la totalité des articles 3 est transportée de manière aléatoire vers le poste de chargement par les moyens de convoyage 2.
Les articles sont accumulés au niveau du poste de chargement et identifiés par le système.
Par exemple, le système peut comprendre un moyen d’identification d’articles, tel qu’une caméra.
Suite à l’identification des articles et leurs dimensions, le logiciel de contrôle identifie une disposition stable, selon le cas, de la fraction des articles ou de la totalité des articles formant la palette. Lors de cette identification, les étapes S1 à S4 sont répétées.
Le moyen de chargement est alors contrôlé pour choisir les articles 3 parmi l’ensemble des articles accumulés au poste de chargement et les placer sur la palette selon l’ordre déterminé par le logiciel de contrôle.
D’autres applications sont également possibles, par exemple lorsque le calcul de la palette se fait par d’autres méthodes, telles qu’une méthode de remplissage couche par couche, les étapes S1 à S4 peuvent être appliquées aux articles restants qui ne rentrent dans aucune couche déjà formée.
Claims (10)
- Procédé de palettisation dans lequel :
- des articles (3, 30, 31, 32, 33) sont transportés vers un poste de chargement par des moyens de convoyage (2),
- les articles (3, 30, 31, 32, 33) sont chargés par un dispositif (4) de chargement sur un contenant (5) agencé dans le poste de chargement,
- le dispositif (4) de chargement étant contrôlé par un moyen de contrôle comprenant un moyen de calcul, configuré pour générer des dispositions desdits articles (3, 30, 31, 32, 33) sur le contenant en amont de leur chargement, le procédé comprend une étape dans laquelle ledit moyen de calcul détermine parmi les dispositions générées une disposition stable,
- une étape de calcul pour au moins un article (30) d’un polygone (P30) de sustentation récursif tenant compte d’un polygone de sustentation (P31, P32) de chaque article (31, 32) de dessous avec lequel l’article (30) est en contact,
- une étape de projection verticale vers le bas du centre de gravité de l’article (30),
- une étape de conclusion dans laquelle l’article (30) est considéré stable si la projection de son centre de gravité rencontre le polygone de sustentation récursif (P30).
- Procédé de palettisation selon la revendication 1, dans lequel une disposition d’un ensemble d’articles (3, 30, 31, 32, 33) sur le contenant est considérée stable si tous les articles (3) sont stables.
- Procédé de palettisation selon l’une des revendications 1 ou 2, dans lequel les articles (3, 30, 31, 32, 33) sont de formes hétérogènes.
- Procédé de palettisation selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel chaque article (3, 30, 31, 32, 33) présente une face inférieure représentant sa base et une face supérieure opposée à la base, au moins un article (3) présente une face supérieure ayant une surface inférieure à la surface de sa base.
- Procédé selon l’une des revendications précédentes comprenant en outre une étape de sélection d’une disposition stable d’un ensemble d’articles considérée comme optimale.
- Procédé selon la revendication précédente dans laquelle l’étape de sélection d’une disposition optimale est basée sur une fonction d’évaluation tenant compte du volume perdu par chaque disposition stable précédemment déterminée.
- Procédé de palettisation dans lequel :
- des articles (3, 30, 31, 32, 33) sont transportés vers un poste de chargement par des moyens de convoyage (2),
- les articles (3) sont chargés par un dispositif (4) de chargement sur un contenant (5) agencé dans le poste de chargement,
- le dispositif (4) de chargement étant contrôlé par un moyen de contrôle comprenant un moyen de calcul, le procédé comprend une étape dans laquelle ledit moyen de calcul détermine une disposition stable d’un article (3, 30, 31, 32, 33) sur le contenant (5) avant son chargement,
- une étape de calcul pour l’article (30) d’un polygone de sustentation récursif tenant compte d’un polygone de sustentation (P31, P32) de chaque article (31, 32) de dessous avec lequel il sera en contact,
- une étape de projection verticale vers le bas du centre de gravité dudit article (30),
- une étape de conclusion dans laquelle l’article (30) est considéré stable si la projection de son centre de gravité rencontre le polygone de sustentation récursif (P30).
- Procédé de palettisation selon la revendication précédente, comprenant en outre une étape d’identification de l’article (3) par un moyen de détection en amont ou dans le poste de chargement.
- Procédé de palettisation selon la revendication 8 dans lequel la position stable de l’article (3) sur le contenant est déterminée par le moyen de contrôle suite à l’étape d’identification.
- Système de palettisation comprenant :
- des moyens de convoyage (2) d’articles (3, 30, 31, 32, 33) vers un poste de chargement,
- des moyens de chargement (4) configurés pour charger les articles sur un contenant (5) agencé dans le poste de chargement,
- un moyen de contrôle configuré pour contrôler les moyens de chargement (4) et comprenant un moyen de calcul configuré pour déterminer une disposition stable d’un article (3, 30, 31, 32, 33) ou d’une disposition d’articles (3, 30, 31, 32, 33) sur le contenant, parmi des dispositions générées en amont du chargement de l’article ou des articles,
- calculer pour ledit article (30) ou pour un article de ladite disposition d’articles (30), un polygone (P30) de sustentation récursif tenant compte d’un polygone de sustentation (P31, P32) de chaque article (31, 32) de dessous avec lequel ledit article (30) ou l’article (30) de ladite disposition d’articles est en contact,
- faire une projection verticale vers le bas du centre de gravité dudit article (30) ou de l’article (30) de ladite disposition d’articles,
- considérer ledit article (30) ou l’article (30) de ladite disposition d’articles stable si la projection du centre de gravité rencontre le polygone de sustentation récursif (P30).
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| FR2114681A FR3131580A1 (fr) | 2021-12-30 | 2021-12-30 | Procede et systeme de palettisation heterogene |
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| CN117058491A (zh) * | 2023-10-12 | 2023-11-14 | 深圳大学 | 基于递归神经网络的结构化网格布局生成方法及设备 |
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