FR3132239A1 - Dispositif de manipulation de pièces à capacité de retournement - Google Patents
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Abstract
Un dispositif de manipulation (DM) est chargé de manipuler des pièces (PE) ayant deux faces (F1, F2) opposées et différenciables par un dispositif de reconnaissance (DR). Ce dispositif de manipulation (DM) comprend un bras principal (BP) comportant un coupleur (CP) propre à se coupler à une face (F1, F2), orientée vers lui, d’une pièce (PE) placée sur un premier support (S1), et un moteur électrique (ME1) auquel est couplée une pince (PP1) propre à saisir une pièce (PE) couplée au coupleur (CP) et agencé pour entraîner en rotation sur 180° la pince (PP1) afin de provoquer un retournement d’un demi-tour de la pièce (PE) saisie après découplage du coupleur (CP), lorsque le dispositif de reconnaissance (DR) le requiert. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1
Description
L’invention concerne les dispositifs de manipulation de pièces.
Dans certains domaines techniques, comme par exemple celui de l’assemblage ou celui de l’entreposage, des pièces situées sur (ou dans) un support (éventuellement un conteneur) doivent être saisies afin d’être déplacées jusqu’à un endroit choisi. Cette saisie est généralement assurée par au moins une pince d’un dispositif de manipulation faisant éventuellement partie d’un robot ou d’un bras articulé d’un robot.
Parfois, les pièces sont installées « en vrac » sur (dans) le support et donc la pince de saisie et le bras articulé dont cette pince fait éventuellement partie doivent être contrôlés précisément pour que leurs positions respectives dans l’espace permettent leur saisie et leur déplacement. Ce contrôle est assuré par des commandes résultant d’une analyse d’images, acquises dans la zone comportant les pièces à manipuler et transporter par au moins une caméra d’un dispositif de reconnaissance, et destinée à permettre la détermination de la position dans un référentiel choisi de chaque pièce.
Il arrive fréquemment que les pièces comportent deux faces opposées et différenciables et qu’elles doivent être déplacées jusqu’à un endroit choisi en ayant une orientation spécifique de ces faces opposées. Or, il peut arriver que l’une des pièces soit initialement placée sur (dans) le support avec une mauvaise orientation initiale de ses faces opposées, et donc qu’elle arrive à l’endroit choisi en ayant une mauvaise orientation de ses faces opposées. On est alors contraint de prévoir, en complément du dispositif de manipulation ou de l’éventuel robot, un technicien ou une station de travail dédiée pour effectuer localement un retournement d’un demi-tour de la pièce permettant qu’elle ait la bonne orientation de ses faces opposées, ce qui induit un surcoût, un ralentissement de l’assemblage, et possiblement un encombrement non souhaité ou une tâche très monotone.
L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation.
Elle propose notamment à cet effet un dispositif de manipulation pour des pièces ayant deux faces opposées et différenciables par un dispositif de reconnaissance.
Ce dispositif de manipulation se caractérise par le fait qu’il comprend un bras principal comportant :
- un coupleur propre à se coupler à une face, orientée vers lui, d’une pièce placée sur un premier support, et
- au moins un moteur électrique auquel est couplée une pince propre à saisir une pièce couplée au coupleur et agencé pour entraîner en rotation sur 180° la pince afin de provoquer un retournement d’un demi-tour de la pièce saisie après découplage du coupleur, lorsque le dispositif de reconnaissance le requiert.
Grâce à ce dispositif de manipulation à capacité de retournement de pièce on n’a plus besoin qu’un technicien ou qu’une station de travail dédiée effectue localement un retournement d’un demi-tour d’une pièce ayant ses faces opposées mal orientées, ce qui évite un surcoût, un ralentissement de l’assemblage, et un encombrement non souhaité ou une tâche très monotone.
Le dispositif de manipulation selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :
- son coupleur peut être propre à se coupler à une autre face de la pièce saisie, orientée vers lui après le retournement ;
- en présence de pièces au moins partiellement métalliques, son coupleur peut être de type électromagnétique et propre à se coupler à une face d’une pièce par attraction magnétique ;
- son bras principal peut comprendre deux moteurs électriques distants, auxquels sont couplées respectivement deux pinces propres à saisir de façon synchronisée deux extrémités opposées d’une pièce couplée au coupleur et agencés pour entraîner en rotation sur 180° et de façon synchronisée les pinces afin de provoquer le retournement d’un demi-tour de la pièce saisie après son découplage du coupleur, lorsque le dispositif de reconnaissance le requiert ;
- il peut comprendre un second support couplé au bras principal et auquel est solidarisé fixement chaque moteur électrique ;
- en présence des première et dernière options, il peut comprendre un dispositif de translation solidarisé au bras principal et propre à translater le second support par rapport au bras principal afin soit de rapprocher chaque pince de la pièce couplée au coupleur en vue de la saisir, puis de la retourner, puis de la libérer après son recouplage au coupleur, soit d’éloigner chaque pince de la pièce recouplée au coupleur.
L’invention propose également un robot propre à déplacer des pièces ayant deux faces opposées et différenciables, et comprenant au moins un dispositif de manipulation du type de celui présenté ci-avant.
Par exemple, ce robot peut aussi comprendre au moins un bras articulé auquel est solidarisé le dispositif de manipulation.
L’invention propose également une installation, d’une part, permettant le déplacement de pièces, initialement placées sur un premier support, et ayant chacune des faces opposées et différenciables, et, d’autre part, comprenant :
- un dispositif de manipulation du type de celui présenté ci-avant ou bien un robot du type de celui présenté ci-avant, et
- un dispositif de reconnaissance comprenant au moins une caméra destinée à observer les faces des pièces orientées vers elle et à acquérir des images des faces, et un dispositif de traitement comportant au moins un processeur et une mémoire agencés pour effectuer des opérations consistant à analyser chaque image acquise afin de déterminer chaque pièce devant faire l’objet d’un retournement par le dispositif de manipulation.
Par exemple, les processeur et mémoire peuvent être aussi agencés pour effectuer des opérations consistant à analyser chaque image acquise afin de déterminer une position dans un référentiel choisi de chaque pièce.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés (obtenus en CAO/DAO (« Conception Assistée par Ordinateur/Dessin Assisté par Ordinateur »)), d’où le caractère apparemment discontinu de certaines lignes et certains niveaux de gris), sur lesquels :
L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de manipulation DM destiné à permettre une manipulation, avec un éventuel retournement, de pièces PE ayant deux faces F1 et F2 opposées et différenciables.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que les pièces PE sont destinées à faire partie de véhicules, éventuellement de type automobile. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de pièce. Elle concerne en effet toute pièce ayant deux faces opposées et différenciables et devant faire l’objet d’une manipulation et d’un déplacement entre un support (éventuellement d’un conteneur) et un endroit choisi (éventuellement un poste d’assemblage ou d’entreposage).
On a schématiquement illustré sur la un exemple de réalisation d’un dispositif de manipulation DM selon l’invention, situé au moins temporairement à proximité d’un premier support S1 sur (dans) lequel sont placées des pièces PE, ayant deux faces F1 et F2 opposées et différenciables, et devant faire l’objet d’une manipulation (avec un éventuel retournement) et d’un déplacement.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la , le dispositif de manipulation DM fait partie d’un robot RM, et plus précisément d’un bras articulé BA de ce robot RM. Mais un dispositif de manipulation DM selon l’invention peut ne pas faire partie d’un robot ou bien peut faire partie d’un robot mais pas d’un bras articulé de ce robot. Le robot RM peut être éventuellement mobile afin de pouvoir se déplacer de façon automatisée sur le support qui le supporte.
Par ailleurs, dans l’exemple illustré non limitativement sur la , le robot RM (et donc le dispositif de manipulation DM) fait (font) partie d’une installation IN permettant le déplacement des pièces PE lorsqu’elles sont initialement placées sur le premier support S1, et comprenant en outre un dispositif de reconnaissance DR. Ce dispositif de reconnaissance DR comprend au moins une caméra CO et un dispositif de traitement DT1. La caméra CO est destinée à observer les première F1 et seconde F2 faces visibles des pièces PE orientées vers elle et à acquérir des images de ces faces F1, F2 visibles. Par exemple, la caméra CO peut être solidarisée à une potence PS en étant orientée vers le premier support S1. Le dispositif de traitement DT1 comprend au moins un processeur PR1 et une mémoire MD agencés pour effectuer des opérations consistant à analyser chaque image acquise afin de déterminer chaque pièce PE devant faire l’objet d’un retournement par le dispositif de manipulation DM.
Le processeur PR1 peut, par exemple, être un processeur de signal numérique (ou DSP (« Digital Signal Processor »)). Ce processeur PR1 peut comprendre des circuits intégrés (ou imprimés), ou bien plusieurs circuits intégrés (ou imprimés) reliés par des connections filaires ou non filaires. On entend par circuit intégré (ou imprimé) tout type de dispositif apte à effectuer au moins une opération électrique ou électronique. La mémoire MD est vive afin de stocker des instructions pour la mise en œuvre par le processeur PR1 de l’analyse des images acquises. Le dispositif de traitement DT1 peut donc être réalisé sous la forme d’une combinaison de circuits ou composants électriques ou électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels (ou « software »). A titre d’exemple, il peut s’agir d’un microcontrôleur.
Comme illustré sur les figures 1 à 10, un dispositif de manipulation DM, selon l’invention, comprend notamment un bras principal BP, comportant un coupleur CP, et au moins un moteur électrique MEj, auquel est couplée une pince PPj.
Dans l’exemple illustré non limitativement sur la , le bras principal BP fait partie du robot RM, et plus précisément du bras articulé BA de ce robot RM, ce qui permet son déplacement dans l’espace (tridimensionnel). Le bras principal BP comprend donc une première extrémité E1 qui est solidarisée fixement au bras articulé BA, et une seconde extrémité E2 opposée à sa première extrémité E1.
Le coupleur CP est propre à se coupler temporairement à la première F1 ou seconde F2 face qui est orientée vers lui (CP) et qui fait partie d’une pièce PE placée sur un premier support S1. Le couplage de la pièce PE au coupleur CP est illustré sur la .
Dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 à 10, le coupleur CP est solidarisé fixement à la seconde extrémité E2 du bras principal BP afin de faciliter le couplage à chaque pièce PE à déplacer. Mais dans une variante non illustrée, le coupleur CP pourrait être solidarisé fixement à une partie intermédiaire du bras principal BP située entre ses première E1 et seconde E2 extrémités.
La (chaque) pince PPj est propre à saisir une pièce PE qui est temporairement couplée au coupleur CP. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 10, chaque pince PPj peut comprendre deux plaques montées à rotation sur un même axe ou sur des axes parallèles entre eux et rabattues l’une vers l’autre lors d’une saisie de pièce PE. L’entraînement en rotation des deux plaques d’une pince PPj selon des sens opposés peut, par exemple, être assuré par un moteur électrique couplé à un petit mécanisme mécanique.
Le (chaque) moteur électrique MEj est agencé pour entraîner en rotation sur 180° la pince PPj (qui est couplée à lui) afin de provoquer un retournement d’un demi-tour de la pièce PE saisie après découplage du coupleur CP, lorsque le dispositif de reconnaissance DR de l’installation IN le requiert (car il a détecté par ses analyses d’images acquises qu’elle n’avait pas la bonne orientation de ses première F1 et seconde F2 faces).
Bien entendu, lorsque le dispositif de reconnaissance DR a détecté par ses analyses d’images acquises qu’une pièce PE devant être saisie avait la bonne orientation de ses première F1 et seconde F2 faces sur le premier support S1, elle ne requiert pas le retournement, et donc cette pièce PE est couplée au coupleur CP puis déplacée (ici par le robot RM) jusqu’à l’endroit choisie où elle doit être livrée.
Le dispositif de manipulation DM permet donc de coupler une première F1 ou seconde F2 face visible d’une pièce PE au coupleur CP, puis, lorsque la face objet du couplage n’est pas celle souhaitée, à retourner d’un demi-tour cette pièce PE après qu’elle ait été découplée du coupleur CP pour que sa face visible soit celle souhaitée. Ensuite, la pièce PE peut être déplacée (ici par le robot RM) jusqu’à un endroit choisi en demeurant couplée au dispositif de manipulation DM, afin d’être livrée en ayant la bonne orientation de ses première F1 et seconde F2 faces opposées.
Par conséquent, grâce au dispositif de manipulation DM à capacité de retournement de pièce PE on n’a plus besoin qu’un technicien ou qu’une station de travail dédiée effectue localement un retournement d’un demi-tour d’une pièce PE ayant ses faces opposées F1 et F2 mal orientées, ce qui évite un surcoût, un ralentissement de l’assemblage, et un encombrement non souhaité ou une tâche très monotone.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 1 à 10 le bras principal BP comprend deux moteurs électriques ME1 et ME2 (j = 1 ou 2) distants, auxquels sont couplées respectivement deux pinces PP1 et PP2. Ces deux pinces PP1 et PP2 sont propres à saisir de façon synchronisée deux extrémités opposées d’une pièce PE couplée au coupleur CP, du fait qu’elles sont commandées simultanément. De plus, les deux moteurs électriques ME1 et ME2 sont agencés pour entraîner en rotation sur 180° et de façon synchronisée les pinces PP1 et PP2 afin de provoquer le retournement d’un demi-tour de la pièce PE saisie après son découplage du coupleur CP, lorsque le dispositif de reconnaissance DR le requiert.
On comprendra que le pilotage synchronisé des deux moteurs électriques ME1 et ME2 et des deux pinces PP1 et PP2 associées est assuré par le dispositif de traitement DT1 du dispositif de reconnaissance DR (et plus précisément par ses processeur PR1 et mémoire MD).
Dans une variante de réalisation non illustrée, le bras principal BP pourrait ne comprendre qu’un seul moteur électrique MEj auquel est couplée une unique pince PPj.
Par exemple, le coupleur CP peut être propre à se coupler à l’autre face F1 ou F2 de la pièce PE saisie, qui est désormais orientée vers lui (CP) après le retournement. La pièce PE, objet du retournement, est donc de nouveau couplée au coupleur CP qui la maintient jusqu’à ce qu’elle soit livrée à l’endroit choisi en ayant désormais la bonne orientation de ses première F1 et seconde F2 faces opposées. Mais dans une variante de réalisation, la pièce PE, objet du retournement, pourrait demeurer saisie par chaque pince PPj jusqu’à ce qu’elle soit livrée à l’endroit choisi en ayant la bonne orientation de ses première F1 et seconde F2 faces opposées.
Egalement par exemple, lorsque les pièces PE sont au moins partiellement métalliques, le coupleur CP peut être de type électromagnétique et propre à se coupler à une première F1 ou seconde F2 face visible d’une pièce PE par attraction magnétique. Mais d’autres modes de couplage peuvent être envisagés, et notamment un couplage par aspiration. On notera qu’un couplage par aspiration est notamment adapté au cas où les pièces PE sont réalisées sans matériau métallique.
On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 10, que le dispositif de manipulation DM peut aussi comprendre un second support S2 couplé au bras principal BP et auquel est solidarisé fixement chaque moteur électrique MEj. Par exemple, et comme illustré, ce second support S2 peut comprendre une barre installée sensiblement perpendiculairement au bras principal BP et comprenant deux extrémités opposées auxquelles sont solidarisées fixement et respectivement deux petits bras auxiliaires auxquels sont solidarisés fixement et respectivement les deux moteurs électriques MEj avec leurs pinces PPj. Ici, les deux petits bras auxiliaires sont sensiblement perpendiculaires à la barre, mais cela n’est pas obligatoire.
On notera également, comme illustré non limitativement sur les figures 1 à 10, que le dispositif de manipulation DM peut aussi comprendre un dispositif de translation DT2 solidarisé au bras principal BP et propre à translater le second support S2 par rapport au bras principal BP. Cette translation est destinée soit à rapprocher chaque pince PPj de la pièce PE couplée au coupleur CP en vue de la saisir, puis de la retourner, puis de la libérer après son recouplage au coupleur CP, soit d’éloigner chaque pince PPj de la pièce PE une fois qu’elle a été recouplée au coupleur CP.
Le rapprochement de chaque pince PPj de la pièce PE couplée au coupleur CP est illustré sur les figures 3 et 4. La saisie de la pièce PE couplée au coupleur CP est illustrée sur la . Le retournement de la pièce PE par chaque pince PPj (ici après son découplage du coupleur CP par une translation additionnelle (voir )) est illustré sur les figures 7 et 8. La libération de la pièce PE par chaque pince PPj (ici après son recouplage au coupleur CP par une translation additionnelle) est illustrée sur la . L’éloignement de chaque pince PPj de la pièce PE recouplée au coupleur CP et libérée est illustré sur la .
On notera également que dans le mode de réalisation qui est ici décrit et illustré, la pièce PE est découplée du coupleur CP par une translation additionnelle (ici vers le bas (voir )) après avoir été saisie par chaque pince PPj et avant d’être retournée, et dans ce cas la pièce PE est recouplée au coupleur CP par une autre translation additionnelle (ici vers le haut (voir )) après avoir été retournée par chaque pince PPj. Mais dans une variante de réalisation non illustrée c’est le retournement de la pièce PE par chaque pince PPj qui pourrait provoquer le découplage et le recouplage de la pièce PE du/au coupleur CP.
Le dispositif de translation DT2 peut, par exemple, comprendre une vis sans fin couplée au bras principal BP et entraînée en rotation par rapport à ce dernier (BP) par un moteur électrique solidarisé fixement au bras principal BP, et une embase munie d’un trou traversant fileté traversé par la vis sans fin (afin de provoquer sa translation par vissage), à laquelle est solidarisée fixement la barre du second support S2, et se translatant sur deux tiges de guidage parallèles solidarisées fixement au bras principal BP. Mais dans une variante de réalisation non illustrée le dispositif de translation DT2 pourrait, par exemple, comprendre un mécanisme à crémaillère entraînant en translation le second support S2.
Claims (10)
- Dispositif de manipulation (DM) pour des pièces (PE) ayant deux faces (F1, F2) opposées et différenciables par un dispositif de reconnaissance (DR), caractérisé en ce qu’il comprend un bras principal (BP) comportant i) un coupleur (CP) propre à se coupler à une face (F1, F2), orientée vers lui (CP), d’une pièce (PE) placée sur un premier support (S1), et ii) au moins un moteur électrique (MEj) auquel est couplée une pince (PPj) propre à saisir une pièce (PE) couplée audit coupleur (CP) et agencé pour entraîner en rotation sur 180° ladite pince (PPj) afin de provoquer un retournement d’un demi-tour de ladite pièce (PE) saisie après découplage dudit coupleur (CP), lorsque ledit dispositif de reconnaissance (DR) le requiert.
- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit coupleur (CP) est propre à se coupler à une autre face (F1, F2) de ladite pièce (PE) saisie, orientée vers lui (CP) après ledit retournement.
- Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’en présence de pièces (PE) au moins partiellement métalliques, ledit coupleur (CP) est de type électromagnétique et propre à se coupler à une face (F1, F2) d’une pièce (PE) par attraction magnétique.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit bras principal (BP) comprend deux moteurs électriques (MEj) distants, auxquels sont couplées respectivement deux pinces (PPj) propres à saisir de façon synchronisée deux extrémités opposées d’une pièce (PE) couplée audit coupleur (CP) et agencés pour entraîner en rotation sur 180° et de façon synchronisée lesdites pinces (PPj) afin de provoquer ledit retournement d’un demi-tour de ladite pièce (PE) saisie après son découplage dudit coupleur (CP), lorsque ledit dispositif de reconnaissance (DR) le requiert.
- Dispositif selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu’il comprend un second support (S2) couplé audit bras principal (BP) et auquel est solidarisé fixement chaque moteur électrique (MEj).
- Dispositif selon la combinaison des revendications 2 et 5, caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de translation (DT2) solidarisé audit bras principal (BP) et propre à translater ledit second support (S2) par rapport audit bras principal (BP) afin soit de rapprocher chaque pince (PPj) de ladite pièce (PE) couplée audit coupleur (CP) en vue de la saisir, puis de la retourner, puis de la libérer après son recouplage audit coupleur (CP), soit d’éloigner chaque pince (PPj) de ladite pièce (PE) recouplée audit coupleur (CP).
- Robot (RM) propre à déplacer des pièces (PE) ayant deux faces (F1, F2) opposées et différenciables, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un dispositif de manipulation (DM) selon l’une des revendications précédentes.
- Robot selon la revendication 7, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un bras articulé (BA) auquel est solidarisé ledit dispositif de manipulation (DM).
- Installation (IN) pour le déplacement de pièces (PE), initialement placées sur un premier support (S1), et ayant chacune des faces (F1, F2) opposées et différenciables, caractérisée en ce qu’elle comprend i) un dispositif de manipulation (DM) selon l’une des revendications 1 à 6 ou bien un robot (RM) selon la revendication 7 ou 8, et ii) un dispositif de reconnaissance (DR) comprenant au moins une caméra (CO) destinée à observer lesdites faces (F1, F2) des pièces (PE) orientées vers elle (CO) et à acquérir des images desdites faces (F1, F2), et un dispositif de traitement (DT1) comportant au moins un processeur (PR1) et une mémoire (MD) agencés pour effectuer des opérations consistant à analyser chaque image acquise afin de déterminer chaque pièce (PE) devant faire l’objet d’un retournement par ledit dispositif de manipulation (DM).
- Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits processeur (PR1) et mémoire (MD) sont agencés pour effectuer des opérations consistant à analyser chaque image acquise afin de déterminer une position dans un référentiel choisi de chaque pièce (PE).
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