WO2017093683A1 - Procede et installation permettant de constituer un lot de pieces a partir de pieces situees dans des zones de stockage differentes - Google Patents

Procede et installation permettant de constituer un lot de pieces a partir de pieces situees dans des zones de stockage differentes Download PDF

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WO2017093683A1
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gripping
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areas
storage
parts
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PCT/FR2016/053178
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Hervé Henry
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Sileane
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    • B25J9/16—Programme controls
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    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45063—Pick and place manipulator

Definitions

  • the present invention relates to the technical sector of handling parts by a polyarticulate system.
  • polyarticulate system is meant a six-axis robotic system for example.
  • the invention more particularly relates to a method for automatically constituting, and via a polyarticulate system subject to a vision system, a batch of separate parts in a receiving area (dispensing area) from separate parts located in at least two different storage areas (sampling areas).
  • the invention finds an advantageous application in the so-called “Kitting” (Anglo-Saxon) processes, in which separate but related individual pieces are grouped together to form a kit, ie a batch or a collection. the rooms. The said pieces can then be assembled and / or packaged and / or delivered together.
  • Kit Anglo-Saxon
  • the invention finds an advantageous application in the so-called "picking” (Anglo-Saxon) methods, consisting of taking one by one parts for the preparation of orders for example.
  • the storage areas can be of different types without departing from the scope of the invention. They may consist, for example, in fixed areas receiving bulk amassed parts, or consist of moving areas such as conveyors conveying said bulk parts.
  • bulk is meant a cluster of pieces randomly oriented in a volume or flat. Each storage area comprises a plurality of identical pieces.
  • the type of polyarticulate system used is of the type requiring learning of the part to be gripped and a step of recognition of the part.
  • a polyarticulate system of this type is in particular known from the patent application FR 2 987 685, which describes a method of controlling a robot for moving at least one part arranged on a support in a 3D space. This process comprises in particular the steps:
  • segmentation of each previously acquired 2D image intended to extract from each 2D image at least one 2D geometric primitive
  • this method offers the possibility of detecting, locating, and orienting parts in a 3D space.
  • the method has the disadvantage that it does not adapt to any type of part to move. Indeed, this method works only with previously known parts and identified by a learning software. This method does not make it possible to introduce, during the process, an unknown part reference, or even to change the constitution of a batch. Indeed, to change the constitution of a batch, it is necessary to load another suitable program for controlling the polyarticulate system.
  • the invention aims to overcome the aforementioned drawbacks, and thus to provide a method and an installation for automatically constituting a batch of parts, without prior learning of said parts, and without prior learning of the trajectories of the latter.
  • a method for automatically constituting, by means of a polyarticulate system subjected to at least one vision system, at least one batch of pieces in a reception zone from parts located in at least two different storage areas, said polyarticulate system comprising at least two separate gripping members, each capable of gripping a part by at least one specific gripping area.
  • the method comprises at least the steps of:
  • the polyarticulate system decides for itself and in real time the best way to take a part.
  • the polyarticulate system moves or is moved from zone to zone to consecutively take parts with very different geometry and thus constitute a batch of parts.
  • the polyarticulate system operates without learning so that the introduction of new part references is done without difficulty and without constraint.
  • the polyarticulate system does not seek to recognize the part to be grasped, but seeks to recognize specific gripping zones on said part to be gripped.
  • the part can be arbitrary, it is only necessary that a gripping area compatible with a gripping member is detected so that the part is grasped by this gripping zone.
  • the method Since the gripping zone is located in position and orientation, the method requires no learning on the gripping trajectory of the corresponding coin. The capture trajectory is calculated in real time, and for each piece to capture. The method then makes it possible to perform operations of very rapid take and deposit of unknown parts.
  • the advantage of the invention lies in the fact that the polyarticulate system is autonomous. After having captured and processed an image, he finds and takes into account all the possible gripping zones of the parts to be gripped, compatible with his gripping organs, he takes into account all the gripping devices available and puts them in competition, he takes it takes into account all the collision constraints of the gripping members for a given input that can interfere with said input, and finally it decides on the best gripping area to be gripped and the best gripping member to be used.
  • the multi-articulated system moves or is moved to the receiving area to deposit the workpiece and moves or is moved to another storage area to enter another component part of the batch that it is in. train to prepare.
  • the method comprises the steps of detecting an empty storage bin, grasping it and evacuating it.
  • the method comprises steps of recognizing said packaging components, seizing them and evacuating them.
  • a storage bin comprising parts to be input is automatically reintroduced into the storage area.
  • the method comprises the steps of detecting a full receiving tray, grasping it and evacuating it.
  • an empty receiving tray is automatically reintroduced into the receiving area.
  • the step of identifying compatible gripping areas consists in identifying continuous and flat areas in the case where the gripping member is of the suction cup type.
  • suction cup is meant both a suction cup operating with an air suction, a sucker magnetic type such a magnet for example. It is thus obvious that to be compatible with the suction cup, the identified continuous region must have a continuous region comprising a minimum surface corresponding to the active surface of the suction cup.
  • the step of identifying specific compatible areas consists of identifying edges, generatrices or parallel surfaces in the case where the gripping member is of the clamp type, the maximum distance between said edges, generators or surfaces to be compatible with the kinematic characteristics of said clamp. For example, the maximum deviation must be less than the maximum possible gap between jaws of said clamp.
  • the invention also relates to an installation for the automatic constitution of at least one batch of parts in a reception zone from rooms located in at least two different storage areas, said installation comprising a polyarticulate system subjected to at least one system of vision capable of capturing an image of the storage areas, and comprising at least two distinct gripping members, each able to grip a part by at least one specific gripping zone.
  • said polyarticulate system comprises means for moving between the storage areas and the receiving zone, and the vision system and said polyarticulate system are subject to processing and calculation means capable of processing the information. resulting from the captured image to identify all gripping areas compatible with the grippers, to locate, in position and orientation, the identified catch areas, to select the catch area that has the greatest chance of being gripping by a gripping member and having no collision constraint between said gripping member and the environment, for automatically calculating, for the corresponding gripping member, a gripping trajectory of the piece by the chosen gripping zone, and to control the movement of the polyarticulate system between the storage areas and the receiving area to deposit the input part.
  • the vision system is movably mounted, for example on the polyarticulate system or on rails, between the storage areas.
  • the vision system can also be mobile between the storage and receiving areas.
  • the installation comprises several vision systems, each fixed above the storage areas, and preferably also above the reception area.
  • FIG. 1 is a diagrammatic representation in perspective illustrating a first example of implementation of an installation of automatic constitution of a batch of parts according to the invention
  • FIG. 2 is a schematic representation in perspective illustrating a second example of implementation of the installation according to the invention.
  • the invention relates to a method and an installation for automatically constituting, by means of a polyarticulated system subjected to a vision system, at least one batch of parts in a reception zone from parts located in at least one two different storage areas, especially for "picking" and / or “kitting” applications.
  • the installation comprises a polyarticulated system, at least one receiving zone of the batch of parts, and at least two different coin storage areas for the constitution of said batch.
  • the polyarticulate system is, for example, a six-axis robot well known in the state of the art. Said polyarticulate system is able to grip a part by a specific gripping zone of said part.
  • said polyarticulate system comprises at least two gripping members, and preferably three, and is subject to at least one vision system.
  • the gripping members may be of any suitable type.
  • the bottom line is that they are able to grab a piece by a specific gripping area. They are, for example, in the form of a clamp comprises two jaws able to move away from each other and to grab a room.
  • the specific grip areas of a workpiece that can be grasped by a clamp are edges, generatrices or surfaces, preferably parallel.
  • the gripping members may be of suction or magnetic sucker type, comprises, for example, at its end a resilient member in the form of a sleeve adapted to be applied to a specific area of a part for grasping by suction or magnetism said room.
  • the specific areas of a room that can be gripped by a suction cup are continuous regions, namely substantially flat surfaces and dimensions adapted to receive bearing the elastic sleeve of the suction cup. The coins to be seized are received randomly and in bulk in the storage areas.
  • the storage areas can thus include storage bins of parts, possibly with packaging components inside the bins, such as dividers, braces, etc. for the arrangement and separation of the parts to be used. inside the bins.
  • the storage areas can be fixed, or mobile by the implementation of conveyors.
  • the pieces are for example of sizes, shapes, and natures different from one storage area to another.
  • the polyarticulate system is movable between the storage areas and the receiving area of the batch of parts.
  • the moving means are of all appropriate types.
  • the multi-articulated system can be autonomous in its movement and move itself, and / or be subject to distinct displacement means, such as for example mounted on rails or on board a trolley or a rolling vehicle, driven automatically.
  • the polyarticulate system can also be fixed with an arm movable from one area to another.
  • the vision system is of any suitable type, such as for example a 3D camera, or a camera in stereo mode.
  • the vision system can be arranged directly on the polyarticulate system so as to be movable with it, from zone to zone, to capture images of said zones.
  • the vision system is movably mounted on rails between the storage areas, and advantageously between the storage and reception areas.
  • the installation comprises several vision systems, each fixed above the storage and reception areas.
  • the installation comprises processing and calculation means subject to the polyarticulate system and the (s) system (s) vision.
  • processing and calculation means are of any appropriate type, and may for example be in the form of a microprocessor integrating a processing and calculation software.
  • These processing and calculation means are able to process the information resulting from the captured image so as to identify, on the parts to be gripped, gripping zones compatible with the gripping members, such as, for example, edges, generators, or preferably parallel surfaces, whose distance is compatible with the kinematic characteristics of the jaws of a clamp, or flat surfaces whose dimensions are adapted to receive in support of an elastic sleeve of a suction cup.
  • Said processing and calculation means also make it possible to locate, in position and in orientation, said identified compatible specific gripping zones.
  • the processing and calculation means are suitable, when the gripping zones are located, to automatically choose the gripping zone having the best chance of being correctly grasped by one of the gripping members.
  • the different gripping organs are therefore put in competition.
  • the choice of the gripping zone that does not have the better chance of being correctly grasped consists, for example, in weighting each identified gripping zone with a coefficient which is a function of the success probabilities of gripping by the gripping member. corresponding, and to choose the area with the most probabilities of successful entry.
  • the gripping members are therefore put in competition and it is the one with the most chance of success that is activated to enter the piece.
  • it is a question of assigning weighting coefficients for each identified and compatible catch area, as a function of one or more parameters.
  • the parameters used can be of any kind such as, for example, the altitude of the zone to be grasped, the area of the visible surface, the inclination of a gripping zone.
  • Each catch zone therefore comprises a weighting for each of the chosen parameters. Then an average of each weighting of the shooting zone is made to obtain a score.
  • the catch zone having the largest score, or the smallest depending on the nature of the weighting, is chosen to be captured.
  • the processing and calculation means are also able to identify, for the selected engagement zone, the collision stresses between the gripping member able to grip the part by the selected zone and the 'environment.
  • the compatible member may have a gripping constraint.
  • the part to be grasped may be, for example, too close to the edge of a storage tank or another room so that the gripping member will be obstructed and will not be able to grip the part without striking the edge of said tray or the adjacent room. Other collision constraints may occur.
  • the volume of space of the gripping member is known by the processing and calculation means, it is therefore necessary to check, from the captured image of the storage area, the intersection between the bulk volume of the gripping member and the environment around the chosen gripping zone.
  • the processing and calculation means automatically calculate, for said corresponding gripping member, a gripping trajectory of the piece by the chosen gripping zone.
  • the installation according to the invention thus makes it possible to implement an automatic constitution process, and without learning, at least a batch of pieces in a reception area from rooms located in at least two different storage areas.
  • the installation (1) comprises a vision system mounted on a linear rail (3) and able to move along and to the right of two conveyor lines (4) receiving several different storage bins (5) of parts (6). ) in bulk.
  • the conveyor (4) comprises for example two rows of three storage bins (5) each having different pieces (6), to form a batch of three pieces.
  • the installation comprises a polyarticulated system (7) subject to the vision system (2) and embedded on a vehicle (8) movable on a rail (9) parallel to and adjacent to the conveyors (4).
  • the vehicle (8) also loads bins (10) to receive lots of parts to constitute.
  • the receiving bins (10) are arranged on conveyors (11) adapted, by the displacement of the vehicle (8) to be positioned facing an outlet (12) for full receiving bins or, for example, a conveyor for supplying the vehicle (8) in an empty receiving tray. It is also possible that the full or empty receiving bins (10) are evacuated or fed by an operator.
  • the vision system (2) moves on the rail (3) to capture images of the storage bins (5).
  • the polyarticulate system (7) is able to grab a part (6) and comes to deposit it in bulk in a receiving tray (10) whose coordinates it knows since it is on the same reference system as the polyarticulated system (7).
  • a second vision system may be considered to determine the position and orientation of the receiving tray.
  • the polyarticulated system (7) repeats the capture and removal operation for the two other pieces (6) present in the two other storage bins (5).
  • the batch of pieces has been seized and deposited in a receiving tray (10), it can be evacuated and a new empty receiving tray (10) can be fed.
  • the vision system (2) recognizes the presence of packaging components, such as spacers or braces between the parts of the storage bin (5). These packaging components, previously stored by the processing and calculation means, are recognized, seized and evacuated by the polyarticulate system (7). In the same way, the vision system (2) detects the presence of empty storage tanks (5) and, after locating their position via the computing and processing means, the polyarticulate system (7) seizes them and evacuate them.
  • packaging components such as spacers or braces between the parts of the storage bin (5).
  • FIG. 2 which illustrates a second installation (1) for implementing the method according to the invention
  • the polyarticulate system (7) subject to the vision system (2), seized one by one parts (6). ) located in different storage areas (13) to deposit them in a receiving tray (10) to form a batch.
  • the vision system (2) is rotatably mounted about an axis to scan the different storage areas (13) arranged around the polyarticulate system (7).
  • the receiving tray (10) full is then, for example, emptied into a bagger to package together the parts of the same batch.
  • the displacement means of the polyarticulate system (7) are constituted by its arm which is able to move between the storage areas (13) and the receiving tray (10).
  • the method and the installation (1) according to the invention can implement a plurality of polyarticulated systems (7), each of which can be subject to the same vision system (2), or each may be subject to his own vision system.
  • a plurality of polyarticulated systems (7) each of which can be subject to the same vision system (2), or each may be subject to his own vision system.
  • another polyarticulate system can, in masked time on the displacement of said input part, to enter another, and so on. This makes it possible to perform operations of taking and removal of unknown parts in an optimal and fast manner.

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Abstract

Procédé de constitution automatique, par l'intermédiaire d'un système polyarticulé (7) assujetti à au moins un système de vision (2), d'au moins un lot de pièces (6) dans une zone de réception (10) à partir de pièces situées dans au moins deux zones de stockage différentes (5, 13), ledit système polyarticulé comprenant au moins deux organes de préhension distincts, chacun apte à saisir une pièce (6) par au moins une zone de prise spécifique. Selon l'invention, le procédé comprend au moins les étapes consistant à: - déplacer automatiquement le système polyarticulé (7) vers une première zone de stockage (5, 13) et à: (i) capturer une image de la zone de stockage (5, 13) au moyen du système de vision (2); (ii) traiter l'information résultant de l'image et identifier toutes les zones de prise des pièces (6) compatibles avec les organes de préhension; (iii) localiser,en position et en orientation, les zones de prise identifiées; (iv) choisir la zone de prise qui possède le plus de chance d'être saisie par un organe de préhension et qui ne présente aucune contrainte de collision, et calculer automatiquement, pour ledit organe de préhension correspondant, une trajectoire de prise de la pièce par la zone de prise choisie; (v) saisir la pièce (6) correspondante selon la trajectoire calculée, et déplacer automatiquement le système polyarticulé (7) vers la zone de réception (10) pour y déposer ladite pièce (6); - déplacer automatiquement le système polyarticulé (7) vers une deuxième zone de stockage (5, 13) et effectuer de nouveau les étapes (i) à (v).

Description

PROCEDE ET INSTALLATION PERMETTANT DE CONSTITUER UN LOT DE PIECES A PARTIR DE PIECES SITUEES DANS DES ZONES DE STOCKAGE DIFFERENTES
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention se rapporte au secteur technique de la manipulation de pièces par un système polyarticulé. Par l'expression « système polyarticulé », on entend un système robotisé six axes par exemple. L'invention concerne plus particulièrement un procédé permettant de constituer automatiquement, et par l'intermédiaire d'un système polyarticulé assujetti à un système de vision, un lot de pièces distinctes dans une zone de réception (zone de dépose) à partir de pièces distinctes situées dans au moins deux zones de stockage différentes (zones de prélèvement).
L'invention trouve une application avantageuse dans les procédés dits de « Kitting » (terme Anglo-Saxon), dans lesquels des pièces individuelles distinctes mais connexes sont regroupées ensembles pour former un kit, c'est-à-dire un lot ou une collection de pièces. Lesdites pièces peuvent ensuite être assemblées et/ou emballées et/ou livrées ensembles.
De manière plus générale, l'invention trouve une application avantageuse dans les procédés dits de « Picking » (terme Anglo-Saxon), consistant à prélever une à une des pièces pour la préparation de commandes par exemple. Dans les applications concernées, les zones de stockage peuvent être de différents types sans sortir du cadre de l'invention. Elles peuvent consister, par exemple, en des zones fixes recevant des pièces amassées en vrac, ou bien consister en des zones mobiles comme des convoyeurs convoyant lesdites pièces en vrac. Par l'expression « vrac », on entend un amas de pièces orientées aléatoirement dans un volume ou à plat. Chaque zone de stockage comprend une pluralité de pièces identiques.
ART ANTERIEUR
D'une manière générale, dans l'état de la technique actuelle, les opérations dites de « picking » ou de « kitting » sont soit réalisées manuellement par un opérateur, soit réalisées par un système polyarticulé assujetti à un système de vision pour saisir et déposer des pièces.
Cependant, le type de système polyarticulé utilisé est du type nécessitant un apprentissage de la pièce à saisir et une étape de reconnaissance de la pièce.
Un système polyarticulé de ce type est notamment connu de la demande de brevet FR 2 987 685, qui décrit un procédé de commande d'un robot pour le déplacement d'au moins une pièce disposé sur un support dans un espace 3D. Ce procédé comprend notamment les étapes :
- d'acquisition d'au moins deux images 2D de l'espace 3D ;
- de segmentation de chaque image 2D précédemment acquise, destinée à extraire de chaque image 2D au moins une primitive géométrique 2D ;
- de recherche de correspondances entre les primitives géométriques 2D extraites d'images 2D distinctes ;
- de calcul des coordonnées d'une primitive géométrique 3D contenue dans l'espace 3D pour chaque groupe de primitives géométriques 2D correspondantes ;
- d'association de chaque primitive géométrique 3D avec une pièce connue ;
- de recherche de la position et de l'orientation dans l'espace 3D de chaque pièce connu auquel a été associée au moins une primitive géométrique 3D ;
- de déplacement par l'intermédiaire d'un robot d'au moins l'un des pièces connus.
Ainsi ce procédé offre la possibilité de détecter, de localiser, et d'orienter des pièces dans un espace 3D.
Cependant, comme évoqué, le procédé présente l'inconvénient qu'il ne s'adapte pas à tout type de pièce à déplacer. En effet, ce procédé fonctionne uniquement avec des pièces préalablement connues et identifiées par un logiciel d'apprentissage. Ce procédé ne permet pas d'introduire, en cours de procédé, une référence de pièce inconnue, ni même de changer la constitution d'un lot. En effet, pour changer la constitution d'un lot, il est nécessaire de charger un autre programme adéquat pour le pilotage du système polyarticulé. EXPOSE DE L'INVENTION
L'invention vise à pallier aux inconvénients précités, et à fournir ainsi un procédé et une installation permettant de constituer automatiquement un lot de pièces, sans apprentissage préalable desdites pièces, et sans apprentissage préalable des trajectoires de prise de celles- ci.
A cet effet, il a été mis au point un procédé de constitution automatique, par l'intermédiaire d'un système polyarticulé assujetti à au moins un système de vision, d'au moins un lot de pièces dans une zone de réception à partir de pièces situées dans au moins deux zones de stockage différentes, ledit système polyarticulé comprenant au moins deux organes de préhension distincts, chacun apte à saisir une pièce par au moins une zone de prise spécifique.
Selon l'invention, le procédé comprend au moins les étapes consistant à :
- déplacer automatiquement le système polyarticulé vers une première zone de stockage et à :
(i) capturer une image de la zone de stockage au moyen du système de vision ;
(ii) traiter l'information résultant de l'image et identifier toutes les zones de prise des pièces compatibles avec les organes de préhension ;
(iii) localiser, en position et en orientation, les zones de prise identifiées ;
(iv) choisir la zone de prise qui possède le plus de chance d'être saisie par un organe de préhension et qui ne présente aucune contrainte de collision entre ledit organe de préhension et l'environnement, et calculer automatiquement, pour ledit organe de préhension correspondant, une trajectoire de prise de la pièce par la zone de prise choisie ;
(v) saisir la pièce correspondante selon la trajectoire calculée, et déplacer automatiquement le système polyarticulé vers la zone de réception pour y déposer ladite pièce ;
- déplacer automatiquement le système polyarticulé vers une deuxième zone de stockage et effectuer de nouveau les étapes (i) à (v).
De cette manière, le système polyarticulé décide de lui-même et en temps réel de la meilleure façon de prélever une pièce. Le système polyarticulé se déplace ou est déplacé de zone en zone pour prélever consécutivement des pièces à géométrie très différentes et ainsi constituer un lot de pièces. Le système polyarticulé fonctionne sans apprentissage de sorte que l'introduction de nouvelles références de pièces se fait sans difficulté et sans contrainte. Le système polyarticulé ne cherche pas à reconnaître la pièce à saisir, mais cherche à reconnaître des zones de prise spécifiques sur ladite pièce à saisir. La pièce peut être quelconque, il suffit uniquement qu'une zone de prise compatible avec un organe de préhension soit détectée pour que la pièce soit saisie par cette zone de prise.
Etant donné que la zone de prise est localisée, en position et en orientation, le procédé ne nécessite aucun apprentissage sur la trajectoire de prise de la pièce correspondante. La trajectoire de prise est calculée en temps réel, et pour chaque pièce à saisir. Le procédé permet alors d'effectuer des opérations de prise et de dépose très rapides de pièces inconnues. L'avantage de l'invention réside dans le fait que le système polyarticulé est autonome. Après avoir capturé et traité une image, il trouve et prend en compte toutes les zones de prise possibles des pièces à saisir, compatibles avec ses organes de préhension, il prend en compte tous les organes de préhension disponibles et les met en concurrence, il prend en compte toutes les contraintes de collision des organes de préhension pour une saisie donnée pouvant interférer avec ladite saisie, et enfin il décide de la meilleure zone de prise à saisir et du meilleur organe de préhension à utiliser.
Après avoir saisi une pièce, le système polyarticulé se déplace ou est déplacé vers la zone de réception pour y déposer ladite pièce et se déplace ou est déplacé vers une autre zone de stockage pour y saisir une autre pièce constitutive du lot qu'il est en train de préparer.
D'une manière avantageuse, et dans le cas où les zones de stockage comprennent des bacs de stockage des pièces, le procédé comprend des étapes consistant à détecter un bac de stockage vide, à le saisir et à l'évacuer.
Dans le cas où les bacs de stockage comprennent des composants d'emballage, tels que des intercalaires, des croisillons, etc ., le procédé comprend des étapes consistant à reconnaître lesdits composants d'emballage, à les saisir et à les évacuer. De préférence, lorsqu'un bac de stockage vide est évacué, un bac de stockage comprenant des pièces à saisir est automatiquement réintroduit dans la zone de stockage.
D'une manière avantageuse, et dans le cas où la zone de réception comprend des bacs de réception des pièces, le procédé comprend des étapes consistant à détecter un bac de réception plein, à le saisir et à l'évacuer.
De préférence, lorsque qu'un bac de réception plein est évacué, un bac de réception vide est automatiquement réintroduit dans la zone de réception.
De cette manière on parle alors de robotique adaptative, intelligente et autonome.
Selon une forme de réalisation particulière, l'étape consistant à identifier des zones de prise compatibles consiste à identifier des zones continues et planes dans le cas où l'organe de préhension est du type ventouse.
Par l'expression « ventouse », on entend aussi bien une ventouse fonctionnant avec une aspiration d'air, qu'une ventouse du type magnétique tel un aimant par exemple. Il est ainsi évident que pour être compatible avec la ventouse, la région continue identifiée doit présenter une région continue comprenant une surface minimum correspondante à la surface active de la ventouse.
Selon une autre forme de réalisation particulière, l'étape consistant à identifier des zones spécifiques compatibles consiste à identifier des arêtes, des génératrices ou des surfaces parallèles dans le cas où l'organe de préhension est du type pince, l'écart maximum entre lesdites arêtes, génératrices ou surfaces devant être compatible avec les caractéristiques cinématiques de ladite pince. Par exemple, l'écart maximum doit être inférieur à l'écartement maximal possible entre des mâchoires de ladite pince. L'invention concerne également une installation de constitution automatique d'au moins un lot de pièces dans une zone de réception à partir de pièces situées dans au moins deux zones de stockage différentes, ladite installation comprenant un système polyarticulé assujetti à au moins un système de vision apte à capturer une image des zones de stockage, et comprenant au moins deux organes de préhension distincts, chacun apte à saisir une pièce par au moins une zone de prise spécifique. Selon l'invention, ledit système polyarticulé comprend des moyens de déplacement entre les zones de stockage et la zone de réception, et le système de vision et ledit système polyarticulé sont assujettis à des moyens de traitement et de calcul aptes, à traiter l'information résultant de l'image capturée pour identifier toutes les zones de prise compatibles avec les organes de préhension, pour localiser, en position et en orientation, les zones de prise identifiées, pour choisir la zone de prise qui possède le plus de chance d'être saisie par un organe de préhension et qui ne présente aucune contrainte de collision entre ledit organe de préhension et l'environnement, pour calculer automatiquement, pour l'organe de préhension correspondant, une trajectoire de prise de la pièce par la zone de prise choisie, et pour commander le déplacement du système polyarticulé entre les zones de stockage et la zone de réception pour y déposer la pièce saisie.
Cette installation est ainsi apte à mettre en œuvre le procédé selon l'invention et comprend de cette manière tous les avantages susmentionnés dudit procédé.
Selon des formes de réalisation particulière, le système de vision est monté mobile, par exemple sur le système polyarticulé ou sur des rails, entre les zones de stockage. Le système de vision peut également être mobile entre les zones de stockage et de réception. Selon un autre exemple de mise en œuvre, l'installation comprend plusieurs systèmes de vision, chacun fixé au-dessus des zones de stockage, et de préférence également au-dessus de la zone de réception.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est une représentation schématique en perspective illustrant un premier exemple de mise en œuvre d'une installation de constitution automatique d'un lot de pièces selon l'invention ; la figure 2 est une représentation schématique en perspectives illustrant un deuxième exemple de mise en œuvre de l'installation selon l'invention. EXPOSE DÉTAILLE DE L'INVENTION
L'invention concerne un procédé et une installation permettant de constituer automatiquement, et par l'intermédiaire d'un système polyarticulé assujetti à un système de vision, au moins un lot de pièces dans une zone de réception à partir de pièces situées dans au moins deux zones de stockage différentes, notamment pour des applications de « Picking » et/ou de « Kitting ». L'installation comprend un système polyarticulé, au moins une zone de réception du lot de pièces, et au moins deux zones de stockage de pièces différentes pour la constitution dudit lot.
Le système polyarticulé est, par exemple, un robot six axes bien connu de l'état de la technique. Ledit système polyarticulé est apte à saisir une pièce par une zone de prise spécifique de ladite pièce. A cet effet, ledit système polyarticulé comprend au moins deux organes de préhension, et de préférence trois, et est assujetti à au moins un système de vision. Les organes de préhension peuvent être de tout type approprié. L'essentiel réside dans le fait qu'ils sont aptes à saisir une pièce par une zone de prise spécifique. Ils se présentent, par exemple, sous la forme d'une pince comprend deux mâchoires aptes à s'écarter et se rapprocher l'une de l'autre pour saisir une pièce. Les zones de prise spécifiques d'une pièce pouvant être saisies par une pince sont des arêtes, des génératrices ou des surfaces, de préférence parallèles. D'une manière évidente, l'écart maximum entre lesdites arêtes, génératrices ou surfaces doit être compatible avec les caractéristiques cinématiques de ladite pince. Par exemple, l'écart maximum doit être inférieur à l'écartement maximal possible entre les mâchoires de ladite pince. Les organes de préhension peuvent être du type ventouse à aspiration ou magnétique, comprend, par exemple, à son extrémité un organe élastique sous forme d'un manchon apte à être appliqué sur une zone spécifique d'une pièce pour saisir par aspiration ou par magnétisme ladite pièce. Les zones spécifiques d'une pièce pouvant être saisies par une ventouse sont des régions continues, à savoir des surfaces sensiblement planes et de dimensions aptes à recevoir en appui le manchon élastique de la ventouse. Les pièces à saisir sont reçues aléatoirement et en vrac dans les zones de stockage. Les zones de stockage peuvent ainsi comprendre des bacs de stockage des pièces, avec éventuellement des composants d'emballage à l'intérieur des bacs, tels que des intercalaires, des croisillons, etc .. pour l'agencement et la séparation des pièces à l'intérieur des bacs. Les zones de stockage peuvent être fixes, ou mobiles par la mise en œuvre de convoyeurs. Les pièces sont par exemple de tailles, de formes, et de natures différentes d'une zone de stockage à une autre. Selon l'invention, le système polyarticulé est déplaçable entre les zones de stockage et la zone de réception du lot de pièces. Les moyens de déplacement sont de tous types appropriés. Par exemple le système polyarticulé peut être autonome dans son déplacement et se déplacer lui-même, et/ou être assujettis à des moyens de déplacements distincts, tel que par exemple monté sur des rails ou embarqué sur un chariot ou un véhicule roulant, piloté automatiquement. Le système polyarticulé peut également être fixe avec un bras déplaçable d'une zone à une autre.
Le système de vision est de tout type approprié, tel que par exemple une caméra 3D, ou bien une caméra en mode stéréo. Le système de vision peut être agencé directement sur le système polyarticulé de sorte à être déplaçable avec lui, de zone en zone, pour capturer des images desdites zones. Selon d'autres exemples de réalisation, le système de vision est monté mobile sur des rails entre les zones de stockage, et avantageusement, entre les zones de stockage et de réception. Selon un autre exemple, l'installation comprend plusieurs systèmes de vision, chacun fixé au-dessus des zones de stockage et de réception.
En outre, l'installation comprend des moyens de traitement et de calcul assujettis au système polyarticulé et au(x) système(s) de vision.
Ces moyens de traitement et de calcul sont de tout type approprié, et peuvent par exemple se présenter sous la forme d'un microprocesseur intégrant un logiciel de traitement et de calcul.
Ces moyens de traitement et de calcul sont aptes à traiter l'information résultant de l'image capturée de manière à identifier, sur les pièces à saisir, des zones de prise compatibles avec les organes de préhension, telles que par exemple des arêtes, des génératrices, ou des surfaces de préférence parallèles, dont l'écart est compatible avec les caractéristiques cinématiques des mâchoires d'une pince, ou des surfaces planes dont les dimensions sont aptes à recevoir en appui un manchon élastique d'une ventouse. Lesdits moyens de traitement et de calcul permettent également de localiser, en position et en orientation, lesdites zones de prise spécifiques compatibles identifiées.
Les moyens de traitement et de calcul sont aptes, lorsque les zones de prise sont localisées, à choisir automatiquement la zone de prise ayant le plus de chance d'être correctement saisie par l'un des organes de préhension. Les différents organes de préhension sont donc mis en concurrence.
Le choix de la zone de prise qui ne possède le plus de chance d'être correctement saisie consiste, par exemple, à pondérer chaque zone de prise identifiée avec un coefficient qui est fonction des probabilités de réussites de la saisie par l'organe de préhension correspondant, et de choisir la zone ayant le plus de probabilités de réussites à la saisie. Les organes de préhension sont donc mis en concurrence et c'est celui qui a le plus de chance de succès qui est activé pour saisir la pièce. En pratique, il s'agit d'affecter des coefficients de pondération pour chaque zone de prise identifiée et compatible, en fonction d'un ou plusieurs paramètres. Les paramètres utilisés peuvent être de toute nature comme par exemple l'altitude de la zone à saisir, l'aire de la surface visible, l'inclinaison d'une zone de prise. Chaque zone de prise comprend donc une pondération pour chacun des paramètres choisis. Ensuite on réalise une moyenne de chaque pondération de la zone de prise pour obtenir un score. La zone de prise ayant le plus grand score, ou le plus petit en fonction de la nature de la pondération, est choisie pour être saisie.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de traitement et de calcul sont également aptes à identifier, pour la zone de prise choisie, les contraintes de collision entre l'organe de préhension apte à saisir la pièce par la zone choisie et l'environnement. En effet, en fonction de la disposition de la pièce dont la zone de prise a été choisie, l'organe compatible peut présenter une contrainte de prise. La pièce à saisir peut se trouver, par exemple, trop proche du bord d'un bac de stockage ou d'une autre pièce de sorte que l'organe de préhension sera gêné et ne pourra pas saisir la pièce sans percuter le bord dudit bac ou la pièce adjacente. D'autres contraintes de collision peuvent intervenir. En pratique, le volume d'encombrement de l'organe de préhension est connu par les moyens de traitement et de calcul, il s'agit donc de vérifier, à partir de l'image capturée de la zone de stockage, l'intersection entre le volume d'encombrement de l'organe de préhension et l'environnement autour de la zone de prise choisie.
S'il existe une contrainte de collision, à savoir un risque d'interférence entre l'organe de préhension et l'environnement de la zone de prise choisie, ladite zone de prise est abandonnée et la deuxième zone de prise ayant le plus de chance d'être saisie est choisie. Lorsqu' aucune contrainte de collision n'est relevée, les moyens de traitement et de calcul calculent automatiquement, pour ledit organe de préhension correspondant, une trajectoire de prise de la pièce par la zone de prise choisie.
L'installation selon l'invention permet donc de mettre en œuvre un procédé constitution automatique, et sans apprentissage, d'au moins un lot de pièces dans une zone de réception à partir de pièces situées dans au moins deux zones de stockage différentes.
Selon l'invention, l'installation ci-avant décrite est apte à mettre en œuvre la succession d'étapes suivantes :
- déplacer automatiquement le système polyarticulé vers une première zone de stockage et à :
(i) capturer une image de la zone de stockage au moyen du système de vision ;
(ii) traiter l'information résultant de l'image et identifier toutes les zones de prise des pièces compatibles avec les organes de préhension ;
(iii) localiser, en position et en orientation, les zones de prise identifiées ;
(iv) choisir la zone de prise qui possède le plus de chance d'être saisie par un organe de préhension et qui ne présente aucune contrainte de collision entre ledit organe de préhension et l'environnement de la zone de prise, et calculer automatiquement, pour ledit organe de préhension correspondant, une trajectoire de prise de la pièce par la zone de prise choisie ;
(v) saisir la pièce correspondante selon la trajectoire calculée, et déplacer automatiquement le système polyarticulé vers la zone de réception pour y déposer ladite pièce ;
- déplacer automatiquement le système polyarticulé vers une deuxième zone de stockage et effectuer de nouveau les étapes (i) à (v). Ce procédé est avantageux en ce qu'il permet au système polyarticulé de se déplacer d'une zone à une autre et de saisir et déposer des pièces quelconques, sans apprentissage des pièces, ni de la trajectoire de prise de celles-ci, pour constituer un lot. En référence à la figure 1, il est décrit un exemple d'application du procédé selon l'invention. L'installation (1) comprend un système de vision monté sur un rail linéaire (3) et apte à se déplacer le long et au droit de deux lignes de convoyeur (4) recevant plusieurs bacs de stockage (5) différents de pièces (6) en vrac. Dans l'exemple illustré, le convoyeur (4) comprend par exemple deux lignes de trois bacs de stockage (5) présentant chacun des pièces (6) différentes, afin de constituer un lot de trois pièces. L'installation comprend un système polyarticulé (7) assujetti au système de vision (2) et embarqué sur un véhicule (8) déplaçable sur un rail (9) parallèle et adjacent aux convoyeurs (4). Le véhicule (8) embarque également des bacs de réception (10) de lots de pièces à constituer. De préférence, les bacs de réception (10) sont disposés sur des convoyeurs (11) aptes, par le déplacement du véhicule (8) à être positionnés en regard d'un exutoire (12) pour bacs de réception pleins ou, par exemple, d'un convoyeur destiné à alimenter le véhicule (8) en bac de réception vide. Il est également possible que les bacs de réception (10) pleins ou vides soient évacués ou alimentés par un opérateur. Ainsi, le système de vision (2) se déplace sur le rail (3) pour capturer des images des bacs de stockage (5). Une fois l'image capturée et traitée, le système polyarticulé (7) est apte à saisir une pièce (6) et vient la déposer en vrac dans un bac de réception (10) dont il connaît les cordonnées puisqu'il se trouve sur le même référentiel que le système polyarticulé (7). Il peut être envisagé un second système de vision pour déterminer la position et l'orientation du bac de réception.
Le système polyarticulé (7) répète l'opération de saisie et de dépose pour les deux autres pièces (6) présentes dans les deux autres bacs de stockage (5). Ainsi, le lot de pièces a été saisi et déposé dans un bac de réception (10), celui-ci peut être évacué et un nouveau bac de réception (10) vide peut être alimenté.
Le système de vision (2) reconnaît la présence de composants d'emballage, tels que des intercalaires ou des croisillons entre les pièces du bac de stockage (5). Ces composants d'emballage, préalablement mémorisés par les moyens de traitement et de calcul, sont reconnus, saisis et évacués par le système polyarticulé (7). De la même manière, le système de vision (2) détecte la présence de bacs de stockage (5) vides et, après avoir localisé leur position par l'intermédiaire des moyens de calcul et de traitement, le système polyarticulé (7) les saisi et les évacue.
En référence à la figure 2 qui illustre une deuxième installation (1) pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention, le système polyarticulé (7), assujetti au système de vision (2), saisi une à une des pièces (6) différentes situées dans des zones de stockage (13) distinctes pour les déposer dans un bac de réception (10) pour constituer un lot. Le système de vision (2) est monté mobile en rotation autour d'un axe pour balayer les différentes zones de stockage (13) agencées autour du système polyarticulé (7). Le bac de réception (10) plein est ensuite, par exemple, vidé dans une ensacheuse pour emballer ensemble les pièces d'un même lot. Dans cette forme de réalisation, les moyens de déplacement du système polyarticulé (7) sont constitués par son bras qui est apte à se déplacer entre les zones de stockage (13) et le bac de réception (10).
Il est évident que le procédé et l'installation (1) selon l'invention peuvent mettre en œuvre une pluralité de systèmes polyarticulés (7), chacun pouvant être assujetti au même système de vision (2), ou bien chacun pouvant être assujetti à son propre système de vision. Ainsi, lorsque l'un des systèmes polyarticulés déplace une pièce saisie, un autre système polyarticulé peut, en temps masqué sur le déplacement de ladite pièce saisie, en saisir un autre, et ainsi de suite. Ceci permet de pouvoir réaliser des opérations de prise et de dépose de pièces inconnues d'une manière optimale et rapide.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de constitution automatique, par l'intermédiaire d'un système polyarticulé (7) assujetti à au moins un système de vision (2), d'au moins un lot de pièces (6) dans une zone de réception (10) à partir de pièces situées dans au moins deux zones de stockage différentes (5, 13), ledit système polyarticulé comprenant au moins deux organes de préhension distincts, chacun apte à saisir une pièce (6) par au moins une zone de prise spécifique, caractérisé en ce qu'il comprend au moins les étapes consistant à :
- déplacer automatiquement le système polyarticulé (7) vers une première zone de stockage (5, 13) et à :
(i) capturer une image de la zone de stockage (5, 13) au moyen du système de vision (2) ;
(ii) traiter l'information résultant de l'image et identifier toutes les zones de prise des pièces (6) compatibles avec les organes de préhension ;
(iii) localiser, en position et en orientation, les zones de prise identifiées ;
(iv) choisir la zone de prise qui possède le plus de chance d'être saisie par un organe de préhension et qui ne présente aucune contrainte de collision entre ledit organe de préhension et l'environnement, et calculer automatiquement, pour ledit organe de préhension correspondant, une trajectoire de prise de la pièce par la zone de prise choisie ;
(v) saisir la pièce (6) correspondante selon la trajectoire calculée, et déplacer automatiquement le système polyarticulé (7) vers la zone de réception (10) pour y déposer ladite pièce (6) ;
- déplacer automatiquement le système polyarticulé (7) vers une deuxième zone de stockage (5, 13) et effectuer de nouveau les étapes (i) à (v).
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les zones de stockage comprennent des bacs de stockage (5) des pièces, et en ce que le procédé comprend des étapes consistant à détecter un bac de stockage (5) vide, à le saisir et à l'évacuer.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que les bacs de stockages (5) comprennent des composants d'emballage, et en ce que le procédé comprend des étapes consistant à reconnaître lesdits composants d'emballage, à les saisir et à les évacuer. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que lorsqu'un bac de stockage (5) vide est évacué, un bac de stockage (5) comprenant des pièces (6) à saisir est automatiquement réintroduit dans la zone de stockage.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la zone de réception comprend des bacs de réception (10) des pièces, et en ce que le procédé comprend des étapes consistant à détecter un bac de réception (10) plein, à le saisir et à l'évacuer.
Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que lorsque qu'un bac de réception (10) plein est évacué, un bac de réception (10) vide est automatiquement réintroduit dans la zone de réception.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'étape consistant à identifier des zones de prise compatibles consiste à identifier des zones continues et planes dans le cas où l'organe de préhension est du type ventouse.
Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'étape consistant à identifier des zones spécifiques compatibles consiste à identifier des arêtes, des génératrices ou des surfaces parallèles dans le cas où l'organe de préhension est du type pince, l'écart maximum entre lesdites arêtes, génératrices ou surfaces devant être compatible avec les caractéristiques cinématiques de ladite pince.
Installation (1) de constitution automatique d'au moins un lot de pièces (6) dans une zone de réception (10) à partir de pièces (6) situées dans au moins deux zones de stockage (5, 13) différentes, ladite installation (1) comprenant un système polyarticulé (7) assujetti à au moins un système de vision (2) apte à capturer une image des zones de stockage (5, 13), et comprenant au moins deux organes de préhension distincts, chacun apte à saisir une pièce (6) par au moins une zone de prise spécifique, caractérisée en ce que ledit système polyarticulé (7) comprend des moyens de déplacement (8) entre les zones de stockage (5, 13) et la zone de réception (10), et le système de vision (2) et ledit système polyarticulé (7) sont assujettis à des moyens de traitement et de calcul aptes, à traiter l'information résultant de l'image capturée pour identifier toutes les zones de prise compatibles avec les organes de préhension, pour localiser, en position et en orientation, les zones de prise identifiées, pour choisir la zone de prise qui possède le plus de chance d'être saisie par un organe de préhension et qui ne présente aucune contrainte de collision entre ledit organe de préhension et l'environnement, pour calculer automatiquement, pour l'organe de préhension correspondant, une trajectoire de prise de la pièce (6) par la zone de prise choisie, et pour commander le déplacement du système polyarticulé (7) entre les zones de stockage (5, 13) et la zone de réception (10) pour y déposer la pièce (6) saisie.
Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le système de vision (2) est monté mobile entre les zones de stockage (5, 13).
Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs systèmes de vision (2), chacun fixé au-dessus des zones de stockage (5, 13).
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