WO2019141929A1 - Procédé et dispositif de cartographie pour véhicule automatique - Google Patents

Procédé et dispositif de cartographie pour véhicule automatique Download PDF

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WO2019141929A1
WO2019141929A1 PCT/FR2019/050068 FR2019050068W WO2019141929A1 WO 2019141929 A1 WO2019141929 A1 WO 2019141929A1 FR 2019050068 W FR2019050068 W FR 2019050068W WO 2019141929 A1 WO2019141929 A1 WO 2019141929A1
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acquisition
vehicle
acquisition sensor
spatial environment
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Jean-Luc LACOTE
Fabien Bardinet
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Balyo
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    • G01S17/88—Lidar systems specially adapted for specific applications
    • G01S17/89—Lidar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging

Definitions

  • the present invention relates to methods and devices for mapping for automatic vehicles.
  • the invention relates to a method for mapping a spatial environment in order to obtain a map that can be used by an automatic vehicle having at least one spatial environment sensor adapted to scan said spatial environment.
  • mapping process is expensive, as it involves the movement of specialized personnel in the environments to be mapped. In addition, this process delays the commissioning of the automatic vehicles when they are delivered, since the relatively long mapping process must first be followed before the automatic vehicle can be put into service.
  • the present invention is intended to overcome these disadvantages.
  • a method of the kind in question is characterized in that during an acquisition step, said space environment is traversed by another vehicle carrying an acquisition sensor similar to said sensor of an automatic vehicle space environment and an image pickup device adapted to image the spatial environment scanned by the acquisition sensor, and an acquisition sensor signal from the acquisition sensor and a signal is simultaneously acquired. image from the image pickup device while said other vehicle is traveling through said spatial environment, and in that during a processing step, the mapping of said spatial environment is determined from the sensor signal of acquisition and image signal.
  • mapping method In preferred embodiments of the mapping method, one or more of the following provisions may also be used:
  • the processing step is performed in deferred time with respect to the acquisition step
  • the processing step is performed on a remote computing resource of said other vehicle
  • said other vehicle used in the acquisition step is a hand-operated vehicle
  • said acquisition sensor and said spatial environment sensor are LIDARs
  • said image pickup device is a camera.
  • the invention also relates to a device 30 for implementing a method as defined above, characterized in that it comprises a housing positionable on said other vehicle, said housing comprising:
  • an acquisition sensor adapted to scan the spatial environment and carried by said housing
  • an image pickup device adapted to image the spatial environment scanned by the acquisition sensor and carried by said housing
  • acquisition means for simultaneously acquiring an acquisition sensor signal from the acquisition sensor and an image signal from the image pickup device.
  • said housing further comprises communication means for transmitting said acquisition sensor signal and said image signal;
  • said acquisition sensor is a LIDAR
  • said image pickup device is a camera
  • said housing further comprises a height sensor adapted to measure a height of the device above the ground.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an example of an automatic vehicle for which mapping can be carried out by the method according to the invention
  • FIG. 2 is a perspective view of a mapping device that can be used to carry out the mapping according to one embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a perspective view of a vehicle other than the automatic vehicle of FIG. 1, usable with the mapping device of FIG. 2 for mapping the spatial environment,
  • FIG. 4 is a side view of the vehicle of FIG. 3, during acquisition of mapping data,
  • FIGS. 5 and 6 respectively show the fields of view of the acquisition sensor and the camera of the mapping device on the vehicle of FIG.
  • FIG. 7 is a view from below of the vehicle of FIG. 3 carrying the mapping device
  • FIG. 8 is a block diagram of the mapping device of FIG. 2.
  • the invention relates to a method for mapping a spatial environment with a view to obtaining a map that can be used by an automatic vehicle 1 such as for example that represented in FIG. 1 having at least one spatial environment sensor 4 adapted to scan said space environment .
  • the spatial environment in question may for example be a factory or other industrial environment.
  • the mapping method of this space environment can consist in particular of identifying characteristic and fixed elements of infrastructure, which allow the automatic vehicle 1, in normal operation, to locate precisely in space thanks to the spatial environment sensor 4 to regularly reset its real position.
  • the spatial environment sensor 4 may be a LIDAR, or the like.
  • the automatic vehicle 1 may be an automatic forklift having a motorized frame 2 movable in the horizontal plane XY and carrying a lift fork 3 movable vertically along an axis Z.
  • the mapping device 5 may advantageously be transportable. It can be in the form of a suitcase or the like, comprising a body or case 6 that can be closed by a cover 7.
  • the housing 6 has a bottom 8 which may optionally be provided with an opening 9a, where appropriate closable by a flap 9 or other.
  • said other vehicle 10 may itself be a forklift, comprising a motorized chassis 11 movable in the horizontal plane XY and carrying a lifting fork 12 movable vertically along the axis Z.
  • the forklift truck 10 can be manually operated. It may for example comprise a control arm 13 operable by an operator O ( Figure 4).
  • the mapping device 5, and in particular the housing 6, can be placed on the lifting fork 12 of the said other vehicle 10.
  • the mapping device 5, and in particular the housing 6, may comprise an acquisition sensor 14 similar to said space environment sensor 4 of the automatic vehicle 1 and an image pickup device 15 adapted to image the space environment scanned by the acquisition sensor 14.
  • the acquisition sensor 14 and the image pickup device 15 may optionally be retracted into the housing 6 when the above-mentioned lid 7 is closed.
  • the acquisition sensor 14 and the image pickup device 15 may be arranged in the vicinity of each other; for example, the acquisition sensor 14 and the image pickup device 15 may be superimposed.
  • the image pickup device 15 can be arranged immediately above the acquisition sensor 14.
  • the acquisition sensor 14 and the image pickup device 15 may for example be carried by a support mast 17 or other raised support, possibly retractable into the housing 6 when the cover 7 is closed.
  • the support mast 17 positions the acquisition sensor 14 at a height ZI above the lifting fork 12, that is to say above the bottom 8 of the housing 6.
  • the support mast 17 may optionally comprise a light indicator 16 allowing the operator to visually ensure very simply that the housing 6 is correctly positioned on said other vehicle 10.
  • the fork lift 12 is set at a height Z0 above the ground, so that the acquisition sensor 14 at the height Z0 + ZI where the space environment sensor 4 is located on the automatic vehicle 1.
  • the acquisition sensor 14 is a sensor identical or similar to the spatial environment sensor 4 of the automatic vehicle 1, for example a LIDAR. As shown in FIG. 5, the acquisition sensor 14 may have a horizontal angular sector-shaped field of view 14a centered on the main direction of advance of the vehicle 10.
  • the image pickup device 15 may be a camera, for example a camera having one or more sensors 15a so that the camera has a horizontal field of view 15b of 360 ° (Fig. 6).
  • the housing 6 may comprise a height sensor 19 (FIG. 7) adapted to measure the height Z0 of the device 5 above the ground, in particular through the above-mentioned opening 9a of the bottom 8 of the housing 6.
  • the mapping device 5 may further comprise an electronic central unit 20 (CU) controlling the acquisition sensor 14 (SENS) and the image taking device 15 (CAM) and simultaneously acquiring a an acquisition sensor signal from the acquisition sensor 14 and an image signal from the image pickup device 15 while said other vehicle 10 traverses the spatial environment to map during an acquisition step.
  • CU electronic central unit 20
  • SENS acquisition sensor 14
  • CAM image taking device 15
  • the electronic central unit 20 can be further connected to the height sensor 19 (H), to a power supply 21 (ALIM) connectable by a cable 18 to the electric circuit of the other vehicle 10 to power the mapping device 5 electrically.
  • H height sensor 19
  • ALOM power supply 21
  • the electronic central unit 20 can be furthermore connected to a communication interface 22 (CONNNECT) allowing communication with an external computer.
  • the communication interface 22 may comprise at least one connector adapted for wired communication and / or a radio interface (for example Wi-Fi or other), making it possible to transmit in real time or in deferred time said sensor signal. of acquisition and said image signal to an external computer resource such as a server 23 (S) which may be remote.
  • a trained operator can simultaneously examine said acquisition sensor signal and said image signal to determine the aforementioned mapping of the spatial environment, during a processing step that can be delayed. compared to the acquisition step. During this processing step, the trained operator uses the image signal to determine which acquisition sensor signals correspond to fixed landmarks belonging to the infrastructure of the mapped spatial environment.
  • mapping method according to the invention does not require the displacement of a specialized operator on site to establish the mapping, and said mapping can be done in advance before delivery of the automatic vehicle 1, so that said automatic vehicle 1 can be immediately operational when delivered.

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Abstract

Pour cartographier un environnement spatial pour un véhicule automatique, on fait parcourir l'environnement spatial par un autre véhicule (10) ayant un dispositif de prise d'image (15) et un capteur d'acquisition (14) similaire à un capteur d'environnement spatial du véhicule automatique (1). On acquiert simultanément un signal de capteur d'acquisition provenant du capteur d'acquisition et un signal d'image provenant du dispositif de prise d'image, au cours d'une étape de traitement, on détermine la cartographie dudit environnement spatial à partir du signal de capteur d'acquisition et du signal d'image.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE CARTOGRAPHIE POUR VEHICULE
AUTOMATIQUE
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention est relative aux procédés et dispositifs de cartographie pour véhicules automatiques.
Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un procédé pour cartographier un environnement spatial en vue d'obtenir une cartographie utilisable par un véhicule automatique ayant au moins un capteur d'environnement spatial adapté pour scanner ledit environnement spatial.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
Pour cartographier l'environnement spatial dans lequel doit intervenir un véhicule automatique, par exemple un chariot automatique en milieu industriel, il est habituel de faire parcourir cet environnement au véhicule automatique avec son capteur d' environnement spatial en fonctionnement, durant une phase d'acquisition de la cartographie. Un opérateur spécialisé se déplace généralement avec le véhicule et valide / qualifie les obstacles repérés par le capteur d'environnement spatial durant cette phase d'acquisition, notamment pour distinguer entre les obstacles temporaires et les infrastructures fixes .
Ce processus de cartographie est coûteux, puisqu' il implique le déplacement de personnels spécialisés dans les environnements à cartographier. De plus, ce processus retarde la mise en service des véhicules automatiques lorsqu'ils sont livrés, puisqu'il faut d'abord suivre le processus de cartographie, relativement long, avant de pouvoir mettre en service le véhicule automatique. OBJETS ET RESUME DE L'INVENTION
La présente invention a notamment pour but de pallier ces inconvénients.
A cet effet, selon l'invention, un procédé du genre en question est caractérisé en ce qu'au cours d'une étape d'acquisition, on fait parcourir ledit environnement spatial par un autre véhicule portant un capteur d'acquisition similaire audit capteur d'environnement spatial du véhicule automatique et un dispositif de prise d'image adapté pour imager l'environnement spatial scanné par le capteur d'acquisition, et on acquiert simultanément un signal de capteur d'acquisition provenant du capteur d'acquisition et un signal d'image provenant du dispositif de prise d' image pendant que ledit autre véhicule parcourt ledit environnement spatial, et en ce qu'au cours d'une étape de traitement, on détermine la cartographie dudit environnement spatial à partir du signal de capteur d'acquisition et du signal d'image.
Dans des modes de réalisation préférés du procédé de cartographie, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
l'étape de traitement est réalisée en temps différé par rapport à l'étape d'acquisition ;
l'étape de traitement est réalisée sur une ressource informatique distante dudit autre véhicule ;
ledit autre véhicule utilisé à l'étape d'acquisition est un véhicule à conduite manuelle ;
ledit capteur d'acquisition et ledit capteur d'environnement spatial sont des LIDARs ;
ledit dispositif de prise d' image est une caméra .
L'invention a également pour objet un dispositif 30 pour la mise en œuvre d'un procédé tel que défini ci- dessus, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier positionnable sur ledit autre véhicule, ledit boîtier comportant :
un capteur d'acquisition adapté pour scanner l'environnement spatial et porté par ledit boîtier,
un dispositif de prise d' image adapté pour imager l'environnement spatial scanné par le capteur d'acquisition et porté par ledit boîtier,
des moyens d'acquisition pour acquérir simultanément un signal de capteur d'acquisition provenant du capteur d'acquisition et un signal d'image provenant du dispositif de prise d'image.
Dans des modes de réalisation préférés du dispositif, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes :
ledit boîtier comporte en outre des moyens de communication pour transmettre ledit signal de capteur d'acquisition et ledit signal d'image ;
ledit capteur d'acquisition est un LIDAR ;
ledit dispositif de prise d' image est une caméra ;
- ledit boîtier comporte en outre un capteur de hauteur adapté pour mesurer une hauteur du dispositif au- dessus du sol.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
D'autres caractéristiques et avantages de 1 ' invention apparaîtront au cours de la description suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins joints.
Sur les dessins :
la figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de véhicule automatique pour lequel peut être réalisée une cartographie par le procédé selon l'invention,
- la figure 2 est vue en perspective d'un dispositif de cartographie utilisable pour réaliser la cartographie selon une forme de réalisation de l'invention,
- la figure 3 est une vue en perspective d'un véhicule autre que le véhicule automatique de la figure 1, utilisable avec le dispositif de cartographie de la figure 2 pour réaliser une cartographie de l'environnement spatial ,
- la figure 4 est une vue de côté du véhicule de la figure 3, en cours d'acquisition de données de cartographie,
les figures 5 et 6 montrent respectivement les champs de vision du capteur d'acquisition et de la caméra du dispositif de cartographie sur le véhicule de la figure
3,
la figure 7 est une vue de dessous du véhicule de la figure 3 portant le dispositif de cartographie,
- et la figure 8 est un schéma bloc du dispositif de cartographie de la figure 2.
DESCRIPTION PLUS DETAILLEE
Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
L' invention concerne un procédé pour cartographier un environnement spatial en vue d' obtenir une cartographie utilisable par un véhicule automatique 1 tel que par exemple celui représenté sur la figure 1 ayant au moins un capteur d'environnement spatial 4 adapté pour scanner ledit environnement spatial.
L'environnement spatial en question peut par exemple être une usine ou autre environnement industriel.
Le procédé de cartographie de cet environnement spatial peut consister notamment à identifier des éléments caractéristiques et fixes d'infrastructure, qui permettent au véhicule automatique 1, en fonctionnement normal, de se repérer précisément dans l'espace grâce au capteur d'environnement spatial 4 pour régulièrement recaler sa position réelle.
Le capteur d'environnement spatial 4 peut être un LIDAR, ou autre.
Dans l'exemple de la figure 1, le véhicule automatique 1 peut être un chariot élévateur automatique comportant un châssis motorisé 2 mobile dans le plan horizontal XY et portant une fourche élévatrice 3 mobile verticalement selon un axe Z.
Pour cartographier l'environnement spatial dans lequel doit intervenir le véhicule automatique 1 on prévoit d'utiliser non pas le véhicule automatique 1, mais un autre véhicule 10 par exemple tel que celui représenté sur la figure 3, sur lequel on rapporte un dispositif de cartographie 5 tel que par exemple celui représenté sur la figure 2.
Le dispositif de cartographie 5 peut avantageusement être transportable. Il peut se présenter sous forme d'une valise ou similaire, comprenant un corps ou boîtier 6 pouvant être fermée par un couvercle 7.
Le boîtier 6 comporte un fond 8 qui peut éventuellement être pourvu d'une ouverture 9a, le cas échéant obturable par un volet 9 ou autre.
Comme représenté sur la figure 3, ledit autre véhicule 10 peut être lui-même un chariot élévateur, comportant un châssis motorisé 11 mobile dans le plan horizontal XY et portant une fourche élévatrice 12 mobile verticalement selon l'axe Z.
Le chariot élévateur 10 peut être à conduite manuelle. Il peut par exemple comporter un bras de commande 13 actionnable par un opérateur O (figure 4) . Le dispositif de cartographie 5, et notamment le boîtier 6, peut être posé sur la fourche élévatrice 12 dudit autre véhicule 10.
Le dispositif de cartographie 5, et notamment le boîtier 6, peut comporter un capteur d'acquisition 14 similaire audit capteur d'environnement spatial 4 du véhicule automatique 1 et un dispositif de prise d'image 15 adapté pour imager l'environnement spatial scanné par le capteur d'acquisition 14.
Le capteur d'acquisition 14 et le dispositif de prise d'image 15 peuvent être éventuellement escamotés dans le boîtier 6 lorsque le couvercle 7 susmentionné est fermé.
Le capteur d'acquisition 14 et le dispositif de prise d'image 15 peuvent être disposés au voisinage l'un de l'autre ; par exemple, le capteur d'acquisition 14 et le dispositif de prise d'image 15 peuvent être superposés. Notamment, le dispositif de prise d'image 15 peut-être disposé immédiatement au-dessus du capteur d'acquisition 14.
Le capteur d'acquisition 14 et le dispositif de prise d'image 15 peuvent être par exemple portés par un mât de support 17 ou autre support surélevé, le cas échéant escamotable dans le boîtier 6 lorsque le couvercle 7 est fermé. Le mât de support 17 positionne le capteur d'acquisition 14 à une hauteur ZI au-dessus de la fourche élévatrice 12, c'est-à-dire au-dessus du fond 8 du boîtier 6.
Le mât de support 17 peut éventuellement comporter un voyant lumineux 16 permettant à l'opérateur de s'assurer visuellement de façon très simple que le boîtier 6 est correctement positionné sur ledit autre véhicule 10.
La fourche élévatrice 12 est réglée à une hauteur Z0 au-dessus du sol, de façon que le capteur d'acquisition 14 soit à la hauteur Z0 + ZI où se trouve le capteur d'environnement spatial 4 sur le véhicule automatique 1.
Le capteur d'acquisition 14 est un capteur identique ou similaire au capteur d'environnement spatial 4 du véhicule automatique 1, par exemple un LIDAR. Comme représenté sur la figure 5, le capteur d'acquisition 14 peut avoir un champ de vision 14a horizontal en forme de secteur angulaire centré sur la direction principale d'avancement du véhicule 10.
Le dispositif de prise d'image 15 peut être une caméra, par exemple une caméra ayant un ou plusieurs capteurs 15a de façon que la caméra ait un champ de vision horizontal 15b de 360° (figure 6) .
Le boîtier 6 peut comporter un capteur de hauteur 19 (figure 7) adapté pour mesurer la hauteur Z0 du dispositif 5 au-dessus du sol, notamment au-travers de l'ouverture 9a susmentionnée du fond 8 du boîtier 6.
Comme représenté sur la figure 8, le dispositif de cartographie 5 peut comporter en outre une unité centrale électronique 20 (CU) commandant le capteur d'acquisition 14 (SENS) et le dispositif de prise d'image 15 (CAM) et acquérant simultanément un signal de capteur d'acquisition provenant du capteur d'acquisition 14 et un signal d'image provenant du dispositif de prise d'image 15 pendant que ledit autre véhicule 10 parcourt l'environnement spatial à cartographier, pendant une étape d'acquisition.
L'unité centrale électronique 20 peut être en outre reliée au capteur de hauteur 19 (H), à une alimentation 21 (ALIM) pouvant être reliée par un câble 18 au circuit électrique dudit autre véhicule 10 pour alimenter électriquement le dispositif de cartographie 5.
L'unité centrale électronique 20 peut être en outre reliée à une interface de communication 22 (CONNNECT) permettant une communication avec une informatique externe. Par exemple, l'interface de communication 22 peut comprendre au moins un connecteur adapté pour une communication filaire et / ou une interface radio (par exemple Wi-Fi ou autre) , permettant de transmettre en temps réel ou en temps différé ledit signal de capteur d'acquisition et ledit signal d'image vers une ressource informatique externe telle qu'un serveur 23 (S) qui peut être distant.
A partir du serveur 23, un opérateur qualifié peut examiner simultanément ledit signal de capteur d'acquisition et ledit signal d'image pour déterminer la cartographie susmentionnée de l'environnement spatial, au cours d'une étape de traitement qui peut être en temps différé par rapport à l'étape d'acquisition. Au cours de cette étape de traitement, l'opérateur qualifié utilise le signal d' image pour déterminer quels signaux de capteur d'acquisition correspondent à des points de repère fixes appartenant à l'infrastructure de l'environnement spatialcartographié .
Ainsi, le procédé de cartographie selon l'invention ne nécessite pas le déplacement d'un opérateur spécialisé sur place pour établir la cartographie, et ladite cartographie peut être faite par avance avant livraison du véhicule automatique 1, de sorte que ledit véhicule automatique 1 peut être immédiatement opérationnel lorsqu'il est livré.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé pour cartographier un environnement spatial en vue d' obtenir une cartographie utilisable par un véhicule automatique (1) ayant au moins un capteur d'environnement spatial (4) adapté pour scanner ledit environnement spatial,
caractérisé en ce qu'au cours d'une étape d'acquisition, on fait parcourir ledit environnement spatial par un autre véhicule (10) portant un capteur d'acquisition (14) similaire audit capteur d'environnement spatial du véhicule automatique (1) et un dispositif de prise d'image (15) adapté pour imager l'environnement spatial scanné par le capteur d'acquisition (14), et on acquiert simultanément un signal de capteur d'acquisition provenant du capteur d'acquisition (14) et un signal d'image provenant du dispositif de prise d'image (15) pendant que ledit autre véhicule (10) parcourt ledit environnement spatial,
et en ce qu'au cours d'une étape de traitement, on détermine la cartographie dudit environnement spatial à partir du signal de capteur d'acquisition et du signal d' image .
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'étape de traitement est réalisée en temps différé par rapport à l'étape d'acquisition.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel l'étape de traitement est réalisée sur une ressource informatique (23) distante dudit autre véhicule (10) .
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit autre véhicule (10) utilisé à l'étape d'acquisition est un véhicule à conduite manuelle.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes , dans lequel ledit capteur d'acquisition (14) et ledit capteur d'environnement spatial (4) sont des LIDARs.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel ledit dispositif de prise d'image (15) est une caméra.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au cours de l'étape d'acquisition, ledit capteur d'acquisition (14) est positionné à une hauteur (Z0) sensiblement égale à la hauteur dudit capteur d'environnement spatial (4) dans le véhicule automatique (1) .
8. Dispositif (5) pour la mise en œuvre d'un procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un boîtier (6) positionnable sur ledit autre véhicule (10), ledit boîtier (6) comportant:
- un capteur d'acquisition (14) adapté pour scanner l'environnement spatial et porté par ledit boîtier ( 6) ,
- un dispositif de prise d'image (15) adapté pour imager l'environnement spatial scanné par le capteur d'acquisition (14) et porté par ledit boîtier (6),
- des moyens d'acquisition (20) pour acquérir simultanément un signal de capteur d'acquisition provenant du capteur d'acquisition (14) et un signal d'image provenant du dispositif de prise d'image (15) .
9. Dispositif (5) selon la revendication 8, dans lequel ledit boîtier (6) comporte en outre des moyens de communication (22) pour transmettre ledit signal de capteur d'acquisition et ledit signal d'image.
10. Dispositif (5) selon la revendication 8 ou la revendication 9, dans lequel ledit capteur d'acquisition (14) est un LIDAR.
11. Dispositif (5) selon l'une quelconque des revendications 8 à 10, dans lequel ledit dispositif de prise d'image (15) est une caméra.
12. Dispositif (5) selon l'une quelconque des revendications 8 à 11, dans lequel ledit boîtier (6) comporte en outre un capteur de hauteur (19) adapté pour mesurer une hauteur (ZO) du dispositif au-dessus du sol.
PCT/FR2019/050068 2018-01-16 2019-01-14 Procédé et dispositif de cartographie pour véhicule automatique WO2019141929A1 (fr)

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