Domaine technique
[0001] La présente invention concerne de manière générale un procédé de tri sélectif pour
identifier et trier des objets matériels de natures, de tailles, de masses et de formes
différentes. La présente invention concerne également un dispositif apte à mettre
en oeuvre un tel procédé de tri.
[0002] Plus précisément, l'invention concerne un procédé de tri sélectif d'un ensemble d'objets
se trouvant sous forme d'un amas.
[0003] Le tri d'objets, lorsqu'il est réalisé manuellement, est une activité physiquement
intense, se traduisant par la répétition à cadence élevée de gestes relativement amples
et répétitifs, sollicitant fortement les membres, notamment supérieurs.
[0004] La répétition de ces gestes peut être à l'origine de troubles musculo-squelettiques
qu'il convient d'éviter dans la mesure du possible afin de diminuer au maximum toute
blessure ou gêne occasionnée par ce tri manuel.
[0005] De plus la préhension manuelle d'objets impose la présence d'opérateurs dans le même
espace que les objets à trier, ce qui expose directement les opérateurs à des risques
de toutes natures (atteintes physiques, coupures, piqures, salissures, poussière,
etc...) engendrés par les objets à trier.
[0006] Le port d'équipements de protection individuelle (EPI), de même que l'aménagement
des postes de travail (ventilation et infrastructure adéquat notamment) sont bien
entendu de nature à réduire ces risques, mais ne peuvent totalement les supprimer.
[0007] Ainsi, pour diminuer les désagréments causés par des tris manuels, et pour faciliter
le déplacement des objets encombrants et de masses importantes, des machines hydrauliques
peuvent être employées dans des zones de tri. Comme exemple de machines hydrauliques,
on peut citer des engins de chantier tels que des grues, ou encore des pelles mécaniques
hydrauliques. Par contre, ces machines ne permettent pas d'atteindre des niveaux de
performance et de productivité satisfaisantes. En outre, il est difficile de contrôler
avec précision l'extraction d'un objet en particulier et de pouvoir l'observer dans
sa globalité lors de son déplacement.
[0008] C'est pourquoi des systèmes automatisés sont mis au point dans l'industrie dans le
but, notamment, de réduire l'exposition humaine à des situations dangereuses ou potentiellement
dangereuses, de remplacer les opérations manuelles dans les tâches fastidieuses et
répétitives, mais également afin d'augmenter les performances de tri en terme de qualité
ou/et de productivité. Par exemple, dans le secteur agroalimentaire, des systèmes
robotiques sont utilisés pour trier de manière efficace et rapide des fruits et légumes
en fonction de différents critères prédéfinis, notamment physiques, comme la forme,
la taille ou encore le niveau de maturité d'un produit organique.
[0009] A l'échelle industrielle, les tris automatisés actuels ne permettent pas de prendre
en considération la totalité des critères précités ci-dessus de manière simultanée.
[0010] Typiquement, dans le domaine du traitement des déchets, le tri automatique doit être
couplé à des opérations humaines. Plus précisément, un opérateur doit impérativement
intervenir, souvent en fin de chaîne, pour trier chacun des déchets puisqu'il est
le seul capable de reconnaître la totalité des objets, alors que les machines de tri
automatisé ne peuvent identifier qu'un certain nombre d'objets prédéfinis.
[0011] A cet effet, de grands progrès ont été réalisés sur des dispositifs de tri automatique,
c'est-à-dire automatisant certaine tâches.
[0012] Des dispositifs de tri automatique et les procédés de tri les mettant en oeuvre,
sont connus de l'homme du métier. Par exemple, la demande internationale
WO 98/19799 divulgue un procédé ainsi qu'un dispositif de tri sélectif de déchets avec téléopérateur,
comprenant des moyens de désignation sur écran tactile d'un objet à extraire, et des
moyens d'extraction sélective commandés par désignation sur écran tactile de l'objet.
Cette désignation permet un tri à distance, c'est-à-dire que toute préhension manuelle
d'un objet quelconque ne nécessite pas la présence d'opérateur dans le même espace
que les objets.
[0013] Par ailleurs, plus récemment, la demande internationale
WO 2009/068792 décrit un procédé ainsi qu'un dispositif de tri sélectif améliorant ceux décrits
dans
WO 98/19799, en permettant notamment une cadence très élevée. Plus particulièrement, dans le
dispositif de
WO 2009/068792, il est possible de modifier l'apparence visuelle d'une image d'un objet ciblé sur
un écran vidéo.
[0014] Cependant, il est à noter que ces dispositifs connus de l'art antérieur ne permettent
pas le tri d'un amas pouvant contenir des objets de différentes formes et/ou différentes
tailles et/ou différentes nature. En effet, ces dispositifs ne permettent que le tri
d'objets se présentant préalablement sous forme unitaire.
[0015] Plus généralement, il est connu de l'homme du métier des dispositifs de tri automatisé
permettant de trier des objets de natures, masses ou formes différentes tels que des
déchets, seulement si ces objets se présentent au préalable sous forme unitaire. Dans
cette configuration, tous les objets sont séparés les uns des autres, de telle sorte
qu'il est possible d'en distinguer leur contour et les objets qui restent sous forme
d'amas sont triés manuellement en fin de chaine de tri.
Description de l'invention
[0016] Ainsi, il existe donc un besoin réel de proposer un procédé et un dispositif qui
permettent de trier un amas pouvant contenir des objets de tailles et/ou de formes
et/ou de natures différentes, notamment des déchets, en permettant un accroissement
de la productivité et de l'efficacité de n'importe quel procédé de tri de l'art antérieur,
tout en diminuant, voire même en supprimant la pénibilité physique du tri grâce à
l'utilisation d'interfaces plutôt que de contacts entre les objets et les opérateurs.
[0017] Il est à noter que par amas, on entend, au sens de la présente invention, un ensemble
d'objets hétérogènes enchevêtrés et disposés de manière aléatoire les uns sur les
autres, lesdits objets étant des déchets.
[0018] Dans ce contexte, le demandeur a mis au point un procédé qui surmonte les inconvénients
de l'art antérieur et répond aux objectifs cités ci-dessus.
[0019] Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un procédé de tri sélectif
pour identifier et trier des objets matériels de natures, de tailles, et de formes
différentes et se présentant sous la forme d'un amas, ledit procédé comprenant les
étapes suivantes :
- a) fournir un flux d'objets sous forme d'un amas, vers une zone de vision comprenant
au moins deux capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique, ladite zone se
trouvant dans la zone d'action d'un robot muni d'un ou plusieurs organes de préhension
;
- b) capturer au moins deux images bidimensionnelles de l'amas contenu dans ladite zone
de vision à l'aide desdites capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique, pour
reconstruire une image virtuelle ou électronique de l'amas d'objets dans la zone de
vision pouvant être visualisée sur un écran ;
- c) traiter les informations résultant desdites images bidimensionnelles, et identifier
toutes les zones de prise possibles associées à des objets présents dans l'amas pour
ledit ou lesdits organes de préhension dudit robot, sans chercher à connaitre la nature
desdits objets ;
- d) localiser, en position et orientation, lesdites zones de prise possibles, et
- e) choisir l'une des zones de prise ;
- f) définir automatiquement, pour un organe de préhension donné, une trajectoire de
prise d'un objet correspondant à la zone de prise choisie ;
- g) saisir l'objet unitaire correspondant selon la trajectoire définie ;
- h) déplacer ledit objet unitaire saisi vers une zone de réception ;
- i) déplacer ledit objet unitaire se trouvant dans ladite zone de réception vers un
exutoire en fonction de la nature ;
[0020] ledit procédé étant caractérisé en ce que la nature de l'objet saisi ou devant être
saisi par le robot est définie et attribuée entre les étapes e) et i), et consiste
à capturer au moins une image bidimensionnelle dans laquelle apparait ledit objet,
à l'aide d'au moins un capteur d'image bidimensionnelle et à diffuser une au moins
desdites images bidimensionnelles sur un écran de visualisation pouvant être observé
par un opérateur, ledit opérateur attribuant une nature audit objet visualisé.
[0021] Il est à noter que l'amas d'objets pouvant être trié par le procédé selon l'invention
peut par exemple contenir, de manière non limitative, des objets encombrants ou des
objets de petites tailles, des déchets quels qu'ils soient, industriels ou domestiques.
[0022] Ainsi, on entend par déchets, au sens de l'invention, tout objet, ou plus généralement
tout bien meuble, dont le détenteur se défait ou dont il a l'intention ou l'obligation
de se défaire, à des fins de valorisation ou d'élimination, que le détenteur soit
un industriel, une collectivité ou un particulier.
[0023] Les objets de l'amas pouvant être triés par le procédé selon l'invention sont par
exemple des ordures ménagères organiques ou non, des déchets électroniques, des déchets
relatifs à la construction, des déchets d'ameublement, des déchets de l'industrie
etc.
[0024] En règle générale, les objets que l'on souhaite trier sont acheminés jusqu'à un centre
de traitement en vue de leur valorisation, par exemple en vue de leur recyclage. Il
est à noter que les objets à trier sont typiquement disposés sous forme de vrac ou
d'amas, pouvant comprendre un plus ou moins grand nombre d'objets enchevêtrés aléatoirement,
dans une zone particulière et prédéfinie du centre de traitement. Puis, ils sont généralement
transférés vers des moyens de traitement et autres dispositifs spécifiques. Leur transfert,
d'une zone particulière et prédéfinie du centre de traitement vers des moyens de traitement,
est réalisé en utilisant des moyens de transfert connus, comme par exemple, des pelles
ou des convoyeurs.
[0025] Le procédé selon l'invention est ainsi alimenté par ces moyens de transfert d'objets
à trier, lesdits objets à trier se trouvant généralement sous forme d'amas.
[0026] Puis, le procédé selon l'invention est mis en oeuvre pour identifier et trier une
succession d'amas constitués d'objets matériels de natures, de formes et de tailles
différentes.
[0027] La première étape a) du procédé selon l'invention consiste à alimenter une zone de
vision en objets se trouvant généralement sous forme d'amas, la zone de vision se
trouvant dans la zone d'action d'un robot muni d'un ou plusieurs organes de préhension.
[0028] La zone de vision du procédé selon l'invention peut être confondue avec la zone particulière
et prédéfinie précitée du centre de traitement, les objets à trier étant alors par
exemple directement déchargés dans cette zone de vision par un véhicule de collecte.
[0029] L'alimentation de cette zone de vision en objets peut être réalisée soit suivant
une alimentation en batch, soit suivant une alimentation continue.
[0030] Au sens de la présente demande, on entend par alimentation en batch, une alimentation
par lot. En d'autres termes, l'alimentation de la zone de vision est discontinue.
Un seul amas d'objets à la fois est traité. Dans cette configuration, tant que la
totalité des objets n'a pas été triée, la zone de vision n'est pas alimentée. Mais
lorsque le dernier objet à valoriser contenu préalablement dans l'amas est saisi par
au moins un organe de préhension dudit robot, un autre amas est déplacé dans la zone
de vision pour être trié ultérieurement.
[0031] Au sens de la présente demande, on entend par alimentation continue, une alimentation
sans désactivation du moyen permettant de fournir la zone de vision en objets. Dans
cette configuration, des objets à trier sont déplacés vers la zone de vision en continue.
[0032] Cette zone de vision comprend au moins deux capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique.
Il est également possible d'ajouter dans cette zone une source de rayonnement électromagnétique
incident afin de permettre un niveau d'émission de rayonnement électromagnétique suffisant
par l'amas d'objets afin de capturer des images représentatives de l'amas réel.
[0033] Dans la présente demande, les capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique
sont utilisés pour identifier la nature de l'objet unitaire situé dans ladite zone
de réception.
[0034] Il est à noter que ces capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique peuvent
être directement fixés sur le bras mécanique articulé du robot. Dans cette configuration,
la ou les captures d'image, réalisées par les capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique,
sont effectuées lorsque l'objet unitaire est sous l'emprise d'un des organes de préhension
du robot. En d'autres termes, l'attribution d'une nature à l'objet unitaire est réalisée
lors de son déplacement entre la zone de vision et la zone de réception. Lors de cette
identification, il n'est donc pas nécessaire que l'objet unitaire soit déposé dans
une zone particulière.
[0035] Au sens de la présente demande, on entend par objet unitaire, tout objet initialement
contenu préalablement dans l'amas d'objets à trier et qui en a été extrait.
[0036] Les mesures réalisées par ces capteurs de rayonnement électromagnétique permettent,
étape b) du procédé selon l'invention, de réaliser au moins deux images bidimensionnelles
de l'amas présent dans ladite zone de vision. Ces images bidimensionnelles permettent
de reconstruire une ou plusieurs images virtuelles ou électroniques de l'amas d'objets
dans la zone de vision pouvant être visualisée sur un écran.
[0037] La transformation des mesures de rayonnement électromagnétique en image bidimensionnelle
est rendue possible par l'utilisation de logiciel calculatoire.
[0038] Ces images bidimensionnelles sont analysées et traitées, étape c) du procédé selon
l'invention, dans le but d'identifier toutes les zones de prise possibles pour le
ou les organes de préhension du robot et d'identifier l'organe de préhension le plus
adapté pour chacune des zones de prises possibles, lesdites zones étant associées
à des objets présents dans l'amas.
[0039] Il est à noter que par zone de prise, ou zone spécifique, on entend au sens de la
présente invention, une zone pouvant être saisie par un quelconque organe de préhension
d'un robot. Il est à noter également que plusieurs zones de prise peuvent être associées
à un objet contenu dans l'amas.
[0040] Le traitement de ces images bidimensionnelles peut, par exemple, se faire à l'aide
de logiciels calculatoires et de logiciels de traitement d'image.
[0041] Après que toutes les zones de prise ont été identifiées grâce aux traitements et
aux analyses des images bidimensionnelles, les zones de prise sont localisées en position
et en orientation, étape d) du procédé selon l'invention.
[0042] Ensuite, selon le procédé de l'invention, la nature de l'objet saisi ou devant être
saisi par le robot est attribuée entre les étapes e) et i), et consiste à capturer
au moins une image bidimensionnelle à l'aide d'au moins un capteur d'image bidimensionnelle
et à diffuser une au moins des images bidimensionnelles sur un écran de visualisation
pouvant être observé par un opérateur, l'opérateur attribuant une nature à un objet
unitaire visualisé.
[0043] Selon un premier mode de réalisation avantageux du procédé de l'invention, l'étape
consistant à définir la nature de l'objet unitaire saisi est effectuée dans la zone
de réception, et plus particulièrement entre les étapes h) et i) précédemment citées.
[0044] Suivant ce premier mode de réalisation, le choix de l'une des zones de prise, étape
e) du procédé selon l'invention, peut avantageusement être effectué automatiquement
grâce à l'utilisation d'un algorithme.
[0045] Avantageusement, la sélection d'une zone spécifique est effectuée grâce à l'utilisation
d'un automate, qui ne nécessite donc pas l'intervention d'un opérateur.
[0046] Il est à noter que lors de cette saisie, la trajectoire de prise du robot peut être
calculée par l'utilisation de logiciels calculatoires. En outre, une trajectoire particulière
de saisie peut être associée à chaque zone de prise. Le procédé est alors avantageux
du fait qu'il est possible de saisir et de déposer rapidement un objet unitaire.
[0047] Après que le robot a saisi la zone de prise définie par l'algorithme à l'aide de
l'un de ses organes de préhension, l'objet unitaire associé à cette zone de prise
est transféré de la zone de vision à une zone de réception.
[0048] Suivant ce premier mode de réalisation, l'étape consistant à définir la nature de
l'objet dans la zone de réception peut être avantageusement réalisé par la capture
d'au moins une image bidimensionnelle de l'objet unitaire dans la zone de réception
à l'aide d'au moins un capteur de mesure de rayonnement électromagnétique et à diffuser
une au moins de ces images bidimensionnelles de l'objet unitaire sur un écran de visualisation
pouvant être observé par un opérateur, qui en temps réel, attribue une nature à l'objet
unitaire visualisé dans la zone de réception. Dans ce mode de réalisation, l'intervention
d'un opérateur est nécessaire.
[0049] Il est à noter que les différents capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique
précédemment mentionnés sont choisis en fonction de la ou des sources de rayonnement
électromagnétique utilisées.
[0050] Après l'attribution d'une nature particulière à un objet présent dans la zone de
réception, ce même objet est déplacé de la zone de réception vers un exutoire en fonction
de la nature qui lui a été attribuée au préalable.
[0051] Selon un deuxième mode de réalisation avantageux du procédé de l'invention, l'étape
consistant à définir la nature de l'objet saisi ou devant être saisi peut être effectuée
entre les étapes e) et f) précédemment citées, à partir de l'image virtuelle de l'amas
d'objets de l'étape b), qui est diffusée sur au moins un écran de visualisation pouvant
être observé par un opérateur, ledit opérateur attribuant une nature audit objet devant
être saisi au sein de l'amas d'objets visualisé.
[0052] Une nature est attribuée à un objet de l'amas lorsque celui-ci est situé dans la
zone de vision. Dans ce mode de réalisation, l'intervention d'un opérateur est alors
nécessaire.
[0053] Avantageusement, dans un premier temps, une des zones de prise peut être ciblée par
un opérateur sur l'écran de visualisation diffusant ladite image virtuelle représentant
l'amas situé dans la zone de vision.
[0054] Puis, dans un deuxième temps, de manière avantageuse, l'opérateur peut attribuer
une nature à la zone de prise présélectionnée, correspondant à un objet particulier,
de façon interactive grâce à l'utilisation d'écran vidéo tactile, ou d'un écran vidéo
associé à un système de reconnaissance vocale ou à un système de type clavier ou à
tout autre système permettant la sélection particulière d'une zone spécifique.
[0055] Selon ce deuxième mode de réalisation avantageux du procédé de l'invention, après
avoir attribué une nature particulière à une zone de prise présélectionnée par un
opérateur, l'un quelconque des organes de préhension d'un robot peut saisir cette
zone de prise présélectionnée afin de déplacer l'objet de la zone de vision vers la
zone de réception.
[0056] Comme pour le premier mode de réalisation de l'invention, il est à noter que lors
de la saisie, la trajectoire de prise du robot peut être avantageusement calculée
par l'utilisation de logiciels calculatoires. En outre, une trajectoire particulière
de saisie peut être associée à chaque zone de prise. Le procédé est alors avantageux
du fait qu'il est possible de saisir et de déposer rapidement des objets.
[0057] Après que le robot a saisi ladite zone présélectionnée par un opérateur par un de
ses organes de préhension, l'objet unitaire, associé à cette zone de prise présélectionnée,
est transféré de la zone de vision à une zone de réception.
[0058] Dans le cadre du deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention, un opérateur
ayant au préalable attribué une nature à l'objet se trouvant dans la zone de réception,
l'objet peut être avantageusement déplacé de la zone de réception vers un exutoire
prédéfini en fonction de cette nature.
[0059] Il est à noter que quel que soit le mode de réalisation selon l'invention, les zones
de vision de l'amas d'objets et la zone de réception de l'objet unitaire sont des
zones distinctes, c'est-à-dire des volumes du centre de traitement distincts.
[0060] Il est à noter que suivant le premier mode avantageux de l'invention, la totalité
des objets contenus dans l'amas initial est triée, c'est-à-dire que la totalité des
objets est saisie par le robot et transite de la zone de vision vers la zone de réception.
[0061] Et selon le deuxième mode avantageux de l'invention, la totalité des objets contenus
dans l'amas initial n'est pas nécessairement triée et ne transite donc pas obligatoirement
de la zone de vision vers la zone de réception.
[0062] Dans ce cas, un exutoire destiné à recevoir les objets non saisis par un quelconque
organe de préhension peut être placé à proximité de la zone de vision afin de permettre
son évacuation. En d'autres termes, la totalité des objets non saisie par l'un quelconque
des organes de préhension du robot est déplacée vers un exutoire particulier par l'utilisation
d'un quelconque moyen de transfert.
[0063] La présente invention a encore pour objet un dispositif de tri sélectif, susceptible
de mettre en oeuvre le procédé précédemment décrit, et comprenant :
- des moyens pour fournir un flux d'objets se présentant sous la forme d'un amas ;
- des capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique pour réaliser une ou plusieurs
images bidimensionnelles ;
- des logiciels de traitement d'image et de calcul pour traiter les informations résultantes
desdites images capturées et pour identifier et localiser des zones de prise des objets
de l'amas ;
- un robot mécanique muni d'au moins un organe de préhension pour saisir un objet défini
par une ou plusieurs zones de prise dans l'amas et le déplacer d'une zone de vision
vers une zone de réception ;
- des moyens pour évacuer l'objet placé dans la zone de réception ;
- des moyens pour diffuser une au moins desdites images bidimensionnelles sur au moins
un écran de visualisation pouvant être observé par un opérateur, de sorte que ledit
opérateur puisse attribuer une nature audit objet visualisé.
[0064] Le dispositif selon l'invention est avantageux car il permet un tri sélectif à distance
en évitant tout contact entre un opérateur et un quelconque objet à trier. Dans cette
optique, des interfaces peuvent être utilisées pour permettre à un opérateur de contrôler
et de maîtriser le dispositif de tri sélectif à distance. En outre, le dispositif
selon l'invention permet de trier des amas d'objets contenant de multiples objets
matériels, notamment des déchets, pouvant être de natures, tailles et formes différentes.
[0065] Le dispositif selon l'invention comprend des moyens permettant de fournir un flux
d'objets se présentant sous forme d'amas. Par exemple, ces moyens peuvent être des
convoyeurs à bande ou à rouleaux, des convoyeurs à galets, des tables à billes, des
tables vibrantes, des dispositifs mécaniques comprenant des moyens de préhension,
ou tout autre dispositif permettant de déplacer un amas d'objet d'un point initial
à un autre point. Des bennes de collecte dans lesquelles sont placés les objets à
trier peuvent également être utilisées. Dans cette configuration, la benne est statique
pendant le procédé de tri ainsi que pendant la préhension de chacun des objets qu'elle
contient. Par contre, dès que les objets à trier contenus dans ladite benne ont été
triés, une benne contenant de nouveaux objets à trier est acheminée dans la zone de
vision et remplace ainsi la première benne. Il est aussi possible que la benne soit
directement remplie par un camion de collecte ce qui évite le remplacement de la benne.
[0066] Le flux d'objets alimente une zone du dispositif selon l'invention, appelée zone
de vision, en amas d'objets.
[0067] Le dispositif selon l'invention comprend en outre un robot mécanique muni d'au moins
un organe de préhension permettant, dans un premier temps, de saisir un objet contenu
dans l'amas présent au préalable dans la zone de vision, chaque objet de l'amas étant
défini par une ou plusieurs zones de prise, et dans un second temps de déplacer l'objet
saisi de la zone de vision vers une autre zone, dite zone de réception.
[0068] Il est à noter qu'après que le choix d'une zone de prise particulière a été effectué,
soit par un automate, soit par un opérateur, le robot mécanique, par l'intermédiaire
d'au moins un de ses organes de préhension, déplace l'objet associé à cette zone de
prise particulière de la zone de vision vers la zone de réception.
[0069] Le dispositif selon l'invention comprend, notamment dans la zone de vision, des capteurs
de mesure de rayonnement électromagnétique, pouvant être des capteurs de mesures dans
le spectre visible ou non-visible, tels que des capteurs de rayonnement gamma, des
capteurs radioélectriques, des capteurs infrarouges, des capteurs ultraviolets, des
capteurs de rayonnement X ou des caméras.
[0070] De préférence, les capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique sont des caméras
en spectre visible. Il est à noter que les capteurs susmentionnés peuvent également
être utilisés en combinaison.
[0071] Ces mesures de rayonnement électromagnétique permettent au robot de saisir un objet
particulier par une zone de prise présélectionnée. Ces mesures de rayonnement électromagnétique
peuvent également être analysées et traitées par des logiciels calculatoires et de
traitement d'image afin de permettre l'identification et la localisation de toutes
les zones de prise possibles de chaque objet contenu dans l'amas.
[0072] C'est pourquoi, le ou les capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique peuvent
être avantageusement connectés à des moyens d'analyse d'image.
[0073] Il est à noter qu'un objet contenu dans l'amas peut être associé à plusieurs zones
de prise ou zones spécifiques, les logiciels calculatoires et de traitement d'image
ayant pour objectif d'identifier des surfaces de préhension et non des objets.
[0074] Les mesures de rayonnement électromagnétique peuvent permettre l'élaboration d'une
ou plusieurs images bidimensionnelles.
[0075] De préférence, l'écran de visualisation sur lequel sont diffusées une ou plusieurs
desdites images bidimensionnelles peut être soit tactile, soit associé à un système
de reconnaissance vocale, soit associé à un clavier, soit associé à plusieurs des
systèmes susmentionnés afin de permettre la sélection d'une zone de prise particulière
par un opérateur. L'écran vidéo peut comprendre en outre deux zones :
- une première zone qui permet de visualiser une image issue des capteurs de mesure
de rayonnement électromagnétique, et ainsi permettre la sélection d'une zone spécifique
particulière, et
- une deuxième zone de l'écran qui comprend des sous-catégories correspondant respectivement
à des natures prédéterminées pour permettre d'attribuer à la zone spécifique présélectionnée
une nature particulière.
[0076] Avantageusement, le dispositif peut comprendre des moyens de traitement et de calcul
capables d'associer automatiquement à une surface de préhension sélectionnée par un
opérateur ou un automate, l'organe du robot le plus adapté.
[0077] En outre, le dispositif peut comprendre avantageusement des moyens de traitement
et de calcul capables de définir automatiquement une trajectoire de prise d'un objet
par la zone spécifique compatible, présélectionnée par un opérateur ou un automate,
pour un organe de préhension particulier d'un robot mécanique.
[0078] De cette façon, le trajet suivi par un quelconque organe de préhension du robot est
optimisé. Il est le plus rapide possible et également le plus court possible.
[0079] Avantageusement, la zone de réception peut comprendre un ou plusieurs capteurs de
mesure de rayonnement électromagnétique.
[0080] Au sens de la présente demande, on entend par zone de réception une zone dont le
volume est accessible par un robot tel que décrit au préalable.
[0081] De cette façon, l'attribution d'une nature à un objet se trouvant dans la zone de
réception est effectuée, dans cette configuration, par un opérateur.
[0082] A cet effet, les capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique utilisés sont
des capteurs permettant de reproduire une ou plusieurs images virtuelles ou électroniques
de l'objet situé dans la zone de réception. Par exemple, ces capteurs peuvent être
des capteurs de rayonnement infrarouge ou proche infrarouge, des capteurs de rayonnement
ultraviolet, des capteurs de rayonnement X, des capteurs de rayonnement électromagnétique
selon le spectre visible ou non visible, des capteurs de rayonnement gamma, des capteurs
de distance à balayage laser, et de préférence les capteurs de mesure de rayonnement
électromagnétique sont des caméras en spectre visible. Les capteurs susmentionnés
peuvent également être utilisés en combinaison.
[0083] De préférence, les images récupérées par un ou plusieurs des capteurs susmentionnés
peuvent être visualisées sur un écran tactile. Cet écran tactile peut par exemple
comprendre deux zones. Une première zone peut permettre de visualiser une image issue
des capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique. Une deuxième zone de l'écran
comprend des sous-catégories correspondant respectivement à des natures prédéterminées.
[0084] Dans cette configuration, un opérateur peut attribuer à l'objet unitaire qu'il visualise
sur ledit écran tactile une nature particulière en sélectionnant une sous-catégorie
particulière.
[0085] Suivant une autre alternative, l'écran vidéo n'est pas tactile, mais est associé
à un système de reconnaissance vocale ou à un système de type clavier ou à tout autre
système permettant d'attribuer un nature particulière à l'objet visualisé sur ledit
écran.
[0086] Après qu'une nature a été attribuée à un objet placé dans la zone de réception, l'objet
saisi est évacué de ladite zone de réception vers un exutoire, par des moyens d'acheminement
en fonction de la nature qui lui a été attribué.
[0087] Ces moyens d'acheminement peuvent être des convoyeurs à bande ou à rouleaux, des
convoyeurs à galets, des tables à bille, des tables vibrantes, des dispositifs mécaniques
comprenant des moyens de préhension, ou tout autre dispositif permettant de déplacer
un objet unitaire d'un point initial à un autre point. L'un des moyens d'acheminement
avantageux est le même robot mécanique utilisé pour déplacer l'objet de l'amas de
la zone de vision à la zone de réception.
[0088] L'objet transitant sur ces moyens d'acheminement est déplacé dans un exutoire prédéfini
en fonction de la nature qui lui a été attribuée.
[0089] Par exemple, les exutoires peuvent comprendre des bras manipulateurs ou des robots
adaptés aux caractéristiques des objets à extraire. Ces exutoires peuvent également
comprendre des dispositifs d'éjection pneumatique en jetée de tapis d'acheminement,
des buses à air comprimé, des systèmes d'aiguillage, des poussoirs employant des vérins,
des trappes, des robots. Des moyens d'extraction combinant différents dispositifs
d'éjection précités peuvent être appliqués.
[0090] De cette façon, le trajet suivi par un organe de préhension dudit robot est optimisé,
typiquement pour être le plus rapide possible et également le plus court possible.
[0091] En outre, le dispositif selon l'invention peut comprendre des moyens pour relever
et suivre les mouvements et les positions d'un objet particulier, entre le dispositif
de préhension d'un robot et un exutoire, en fonction du temps. Ces moyens peuvent
comprendre des capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique tels que cités
précédemment.
Brève description des figures
[0092] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus
clairement à la lecture de la description suivante donnée à titre d'exemple illustratif
et non limitatif et faite en référence aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 illustre un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, vue
en tridimensionnelle, apte à trier les objets de l'amas sélectionnés automatiquement,
selon le premier mode de réalisation du procédé selon l'invention,
- la figure 2 illustre un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention, vue
en tridimensionnelle, apte à trier les objets de l'amas sélectionnés par un opérateur,
selon le deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention,
- la figure 3A illustre une vue d'écran tactile pouvant être visualisé par un opérateur
lorsque celui-ci attribue une nature particulière à un objet se présentant sous forme
unitaire,
- la figure 3B illustre une vue d'un écran pouvant être visualisé par un opérateur lorsque
celui-ci sélectionne une zone de prise particulière et lui attribue une nature.
[0093] Les références identiques représentées sur les figures 1 à 3B sont identifiées par
des références numériques identiques.
Modes de réalisation
[0094] Dans les exemples présentés ci-après, à titre indicatif et non limitatif, on utilise
dans les deux modes de réalisation des dispositifs selon l'invention illustrés sur
les figures 1 et 2, des solutions robotisées commercialisées par la société SILEANE
ou par la société AKEO. Ces dispositifs comprennent un robot qui comprend un système
polyarticulé muni d'un ou plusieurs organes de préhension capable de saisir un objet
par une zone spécifique. Pour faciliter la lecture des figures, un seul organe de
préhension est représenté sur les figures 1 et 2.
[0095] Cependant, de préférence, le robot peut comprendre au moins deux organes de préhension,
le premier utilisant une technologie dite « ventouse » et l'autre une technologie
dite « pince ». Ce robot n'est pas celui illustré sur les figures.
[0096] Dans les figures 1 et 2, le robot comprend un seul organe de préhension utilisant
la technologie « pince ».
[0097] La figure 1 décrit un dispositif 10 selon l'invention, permettant d'extraire des
objets particuliers contenus dans un amas, en fonction de leur nature.
[0098] L'amas d'objets comprend un vrac volumique d'objets hétérogènes placés aléatoirement
de sorte que les objets s'enchevêtrent.
[0099] Tel que présenté sur la figure 1, l'amas d'objets, en vue de son traitement, est
disposé sur un premier convoyeur à bande 11.
[0100] Ce premier convoyeur à bande 11 est apte à alimenter une zone, dite zone de vision
12, en amas d'objets matériels.
[0101] Cette zone de vision 12 est irradiée avec un rayonnement électromagnétique à partir
de sources de rayonnement afin de réaliser une ou plusieurs images de l'amas d'objets
situé dans la zone de vision 12.
[0102] En outre, le dispositif de la figure 1 comprend des capteurs de mesure de rayonnement
électromagnétique afin de réaliser une ou plusieurs images bidimensionnelles de l'amas
d'objets situé dans la zone de vision 12.
[0103] Dans ces conditions, les capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique sont
configurés pour acquérir des images bidimensionnelles successives de l'amas situé
dans la zone de vision 12. Il est à noter que les images capturées couvrent la totalité
de l'amas d'objets.
[0104] Selon le dispositif 10 de la figure 1, les images sont capturées grâce à l'utilisation
d'une caméra 19a en spectre visible.
[0105] Une ou plusieurs desdites images de l'amas d'objets capturées sont ensuite traitées
et analysées pour permettre l'identification et la localisation de chaque zone de
prise possible par un organe de préhension 18 du robot 14 polyarticulé.
[0106] Pour ce faire, les capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique sont, par
exemple, couplés à des moyens de traitement, pouvant être des calculateurs et autres
logiciels, configurés pour traiter les images issues desdits capteurs.
[0107] Les utilisations combinées de logiciels calculatoires et de logiciels de traitements
d'images permettent de choisir une zone de préhension et un organe de préhension.
[0108] Selon le dispositif 10 de la figure 1, un organe de préhension 18 saisit la zone
de prise définie.
[0109] Le dispositif de la figure 1 peut utiliser en outre des logiciels calculatoires et
de traitement d'images pour permettre également de définir la trajectoire de prise
la plus rapide et la plus courte possible, pour un organe de préhension 18 donné.
[0110] Il est à noter que pour permettre l'obtention d'images représentatives de la réalité,
la vitesse du flux d'objets se dirigeant vers la zone de vision 12, par l'utilisation
d'un convoyeur à bande 11 selon la figure 1, n'est éventuellement pas constante. Par
exemple, lorsqu'un amas d'objets atteint la zone de vision 12, la vitesse du flux
d'objets diminue, voire s'annule, afin que les capteurs présents dans la zone de vision
12 puissent capter au moins deux images bidimensionnelles représentant l'amas d'objets.
[0111] Après chaque saisie, les capteurs capturent de nouvelles images de l'amas d'objets.
De cette façon, l'objet à saisir, qui a pu être déplacé par la saisie d'un objet précédent,
sera quand même localisé et saisi.
[0112] Sur ordre d'un opérateur, le premier convoyeur à bande 11 peut se remettre en fonctionnement
afin d'amener dans cette zone de vision 12 un nouvel amas d'objets à trier.
[0113] Ensuite, dans le dispositif 10 de l'invention illustré sur la figure 1, il n'est
pas nécessaire que la ou les images capturées par les capteurs soient transférées
sur un écran vidéo puisque les images préalablement capturées ne sont utiles que pour
identifier et localiser automatiquement chaque zone de prise possible par un organe
de préhension 18.
[0114] Il est à noter qu'ici, aucun opérateur n'intervient. Le choix de l'une quelconque
des zones de prise est effectué automatiquement suivant différents critères préétablis.
[0115] Ensuite, tous les objets contenus dans l'amas initial sont saisis par un quelconque
organe de préhension 18, comme présenté ci-dessus, est disposé, selon la figure 1,
dans une zone de réception 13 située sur un deuxième convoyeur à bande 15.
[0116] Il est à noter que la totalité des objets contenus dans l'amas initial à trier transite
de la zone de vision vers la zone de réception après avoir été saisie par le robot.
[0117] Selon la figure 1, à chaque objet déposé dans cette zone de réception 13 est attribuée
une nature particulière. Cette attribution est effectuée grâce à l'intervention d'un
opérateur pouvant utiliser une interface. Cette interface permet audit opérateur d'attribuer
une nature à un objet donné, à un instant donné.
[0118] L'interface est couplée à un ou plusieurs capteurs de mesure de rayonnement électromagnétique.
[0119] Selon le dispositif de la figure 1, le capteur d'image bidimensionnelle est une caméra
19b fonctionnant dans le spectre visible. Cette caméra 19b est connectée à un écran
et les images capturées apparaissent sur cet écran. Ces images peuvent être prétraitées
informatiquement afin de présenter un certain contraste à l'opérateur et ainsi lui
donner des indications par exemple sur des propriétés ou la nature dudit objet (figure
3A).
[0120] Par exemple, si un objet est en plastique, une couleur ou une texture spécifique
facilitant la reconnaissance de l'opérateur peut être attribuée audit objet. Cette
étape est particulièrement intéressante pour des matières dont l'efficacité de reconnaissance
n'a pas de bonne performance.
[0121] La figure 3A représente un écran tactile 20 pouvant être visualisé par un opérateur
voulant attribuer une nature à un objet unitaire situé dans la zone de réception 13.
Sur cet écran, il est possible de visualiser, d'une part, l'objet situé dans la zone
de réception 13, et d'autre part, de lui attribuer une nature particulière. Pour ce
faire, la caméra 19b est connectée à un écran tactile 20, comprenant deux zones 21
et 22 :
- une première zone 21 pour visualiser une image issue de la caméra 19b, et
- une deuxième zone 22 de l'écran, qui comprend des sous-catégories 23 correspondant
respectivement à des natures prédéterminées : par exemple, une première sous-catégorie
23 correspond à du bois, une deuxième sous-catégorie 23 à de la ferraille, une troisième
sous-catégorie 23 à du plastique, une quatrième sous-catégorie 23 à du gravât.
[0122] La deuxième zone d'écran peut comprendre en outre, une sous-catégorie 23 qui ne correspond
à aucune nature particulière, mais dans laquelle un opérateur peut classer tous les
objets indifféremment de leur nature. Cette sous-catégorie 23 peut alors compléter
les autres sous-catégories ou être la seule disponible. Dans ce dernier cas, éventuellement,
il est possible de n'avoir qu'un seul exutoire 16b dans lequel sont éjectés tous les
objets situés sur le deuxième convoyeur à bande 15.
[0123] Il est à noter que l'opérateur qui effectue l'opération d'attribution d'une nature
à un objet donné doit être initié à cette tâche dans le but de conserver la souplesse
et la productivité du procédé de tri.
[0124] D'après la figure 1, après l'attribution d'une nature particulière à un objet, l'objet
est dirigé vers un exutoire 16 prédéfini, dans un premier temps, grâce à l'utilisation
d'un deuxième convoyeur à bande 15 et dans un deuxième temps grâce à l'utilisation
d'un ou plusieurs moyens d'extraction 17.
[0125] Comme présenté dans la figure 1, les moyens d'extraction 17 permettent d'extraire
les objets situés sur le deuxième convoyeur à bande 15 et de les acheminer vers les
exutoires 16 appropriés destinés à les recevoir. La figure 1 montre que ces exutoires
16 comprennent des dispositifs d'éjection pneumatique utilisant des vérins.
[0126] En outre, des moyens peuvent être utilisés pour relever et suivre les mouvements
et les positions d'un objet particulier, entre le dispositif de préhension 18 d'un
robot 14 et un exutoire 16, en fonction du temps.
[0127] Par ailleurs, la figure 2 décrit un dispositif 20 selon l'invention permettant de
sélectionner en particulier un ou plusieurs objets contenus dans un amas, selon le
deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention.
[0128] L'amas d'objets comprend un vrac volumique d'objets hétérogènes placés aléatoirement
de sorte que les objets s'enchevêtrent.
[0129] Tel que présenté sur la figure 2, l'amas d'objets, en vue de son traitement, est
disposé sur un premier convoyeur à bande 11.
[0130] Ce premier convoyeur à bande 11 est apte à alimenter une zone, dite zone de vision
12, en amas d'objets matériels.
[0131] Au niveau de la zone de vision 12 se trouve, selon le dispositif 20 de la figure
2, une caméra 19c en spectre visible, afin de réaliser une ou plusieurs images bidimensionnelles
de l'amas d'objets situé dans la zone de vision 12.
[0132] Il est à noter que les images capturées par la caméra 19c couvrent la totalité de
l'amas d'objets.
[0133] Selon le dispositif de la figure 2, la caméra 19c est connectée à un écran et les
images capturées apparaissent sur cet écran. Ces images peuvent être prétraitées informatiquement
afin de présenter un certain contraste à l'opérateur et ainsi lui donner des indications
par exemple sur des propriétés ou la nature dudit objet sélectionné par la désignation
d'une zone de prise 25 particulière (figure 3B).
[0134] Par exemple, si un objet est en plastique, une couleur ou une texture spécifique
facilitant la reconnaissance de l'opérateur peut être attribuée audit objet. Cette
étape est particulièrement intéressante pour des matières dont l'efficacité de reconnaissance
n'a pas de bonne performance.
[0135] De plus, la caméra 19c est, par exemple, couplé à des moyens de traitement, pouvant
être des calculateurs et autres logiciels, configurés pour traiter les images issues
de la caméra 19c et pour permettre ainsi l'identification et la localisation de toutes
les zones de prise possibles associées à chacun des objets de l'amas.
[0136] L'écran sur lequel apparaissent les images capturées par la caméra 19c est tactile.
[0137] Selon la figure 3B, l'écran tactile 20 comprend deux zones 21 et 22 :
- une première zone 21 pour visualiser une image issue des capteurs de mesure de rayonnement
électromagnétique, et
- une deuxième zone 22 de l'écran, qui comprend des sous-catégories 23 correspondant
respectivement à des natures prédéterminées : par exemple, une première sous-catégorie
23 correspond à du bois, une deuxième sous-catégorie 23 à de la ferraille, une troisième
sous-catégorie 23 à du plastique, une quatrième sous-catégorie 23 à du gravât.
[0138] La deuxième zone d'écran peut comprendre, une sous-catégorie 23 qui ne correspond
à aucune nature particulière, mais dans laquelle un opérateur peut classer tous les
objets sélectionnés et contenus préalablement dans l'amas. Dans ce dernier cas, éventuellement,
il est possible de n'avoir qu'un seul exutoire 16b dans lequel sont éjectés tous les
objets qui on été déposés dans la zone de réception 13 situés sur le deuxième convoyeur
à bande 15.
[0139] Sur la figure 3B, les zones de prise possibles sont représentées, sur la première
zone dudit écran tactile 20, par des cercles virtuels. Dans cette configuration, un
opérateur peut désigner une zone de prise 25 par pointage du doigt sur l'écran tactile
20.
[0140] Selon cette configuration, la sélection d'une zone de prise 25 peut être corrigée.
Par exemple, le fait de sélectionner à nouveau une zone de prise 25 déjà sélectionné
la désélectionne.
[0141] Dans cette configuration, un opérateur peut attribuer une nature à un objet donné.
[0142] Il est à noter que l'opérateur qui effectue l'opération d'attribution d'une nature
à un objet donné doit être initié à cette tâche dans le but de conserver la souplesse
et la productivité du procédé de tri.
[0143] Avec cette configuration, un opérateur peut, par conséquent, dans un premier temps
sélectionner une zone de prise 25 possible, et dans un second temps il peut attribuer
à cette zone de prise 25 une nature particulière.
[0144] L'attribution d'une nature à une zone de prise 25 particulière s'effectuer comme
suit. Un opérateur sélectionne d'abord une zone de prise 25 puis il sélectionne une
sous-catégorie 23 d'attribution. Suivant cette configuration, la zone de prise 25
choisie est marquée avec un sous-référent graphique comme par exemple un cercle coloré
24.
[0145] On peut également définir un mode de fonctionnement en catégorie unitaire, c'est-à-dire
qu'une seule catégorie est affectée automatiquement à l'ensemble des objets désignés
par un opérateur après avoir sélectionnés une zone de prise 25 possible d'un objet
contenu dans l'amas. Dans ce cas la catégorie unitaire est préalablement définie par
l'opérateur.
[0146] Il est à noter que les objets non saisis par un quelconque organe de préhension 18
subsistent dans la zone de vision 12, avant que le premier convoyeur à bande 11 ne
se mette de nouveau en fonctionnement. De cette façon, les objets subsistant dans
cette zone de vision 12 sont dirigés vers un exutoire 16a commun situé à l'extrémité
du premier convoyeur à bande 11.
[0147] Après que les objets ont été saisis, ils se retrouvent sous forme unitaire dans la
zone de réception 13.
[0148] Il est à noter que lorsque les objets sont disposés dans la zone de réception 13,
à chaque objet a été attribuée une nature.
[0149] Dès qu'un objet est déposé dans la zone de réception 13, il est déplacé de cette
zone de réception 13 par à un deuxième convoyeur à bande 15.
[0150] En effet, ce deuxième convoyeur à bande 15 étant en fonctionnement permanent, un
objet saisit par un organe de préhension 18 d'un robot 14, puis déposé sur ce deuxième
convoyeur à bande 15, est très rapidement mis en mouvement. De cette façon, chacun
des objets saisis dans l'amas initial se succède tout au long de ce deuxième convoyeur
à bande 15.
[0151] Le deuxième convoyeur à bande 15 permet donc d'extraire l'objet unitaire déposé au
préalable dans la zone de réception 13.
[0152] Puisqu'à chaque objet a été attribuée une nature, chacun d'eux peut donc être déplacé
dans un exutoire 16b spécifique.
[0153] Selon la figure 2, l'exutoire 16b comprend un robot muni d'un organe de préhension
capable de saisir un quelconque objet situé sur le deuxième convoyeur à bande 15 et
de le déplacer dans un exutoire 16b prédéfini en fonction de la nature qui lui a été
attribué. Le robot 14 est utilisé comme moyen d'extraction 17.
[0154] Eventuellement, il est possible de n'avoir qu'un seul exutoire 16b dans lequel sont
éjectés tous les objets situés sur le deuxième convoyeur à bande 15.
[0155] En outre, des moyens peuvent être utilisés pour relever et suivre les mouvements
et les positions d'un objet particulier, entre le dispositif de préhension 18 d'un
robot 14 et un exutoire 16b, en fonction du temps.
[0156] La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation précédemment décrits.