EP0706838B1 - Machine and method for sorting varied objects using at least one robotic arm - Google Patents
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- EP0706838B1 EP0706838B1 EP95430008A EP95430008A EP0706838B1 EP 0706838 B1 EP0706838 B1 EP 0706838B1 EP 95430008 A EP95430008 A EP 95430008A EP 95430008 A EP95430008 A EP 95430008A EP 0706838 B1 EP0706838 B1 EP 0706838B1
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- robotised
- automatic sorting
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
- B07C5/04—Sorting according to size
- B07C5/12—Sorting according to size characterised by the application to particular articles, not otherwise provided for
- B07C5/122—Sorting according to size characterised by the application to particular articles, not otherwise provided for for bottles, ampoules, jars and other glassware
- B07C5/126—Sorting according to size characterised by the application to particular articles, not otherwise provided for for bottles, ampoules, jars and other glassware by means of photo-electric sensors, e.g. according to colour
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- B07C—POSTAL SORTING; SORTING INDIVIDUAL ARTICLES, OR BULK MATERIAL FIT TO BE SORTED PIECE-MEAL, e.g. BY PICKING
- B07C5/00—Sorting according to a characteristic or feature of the articles or material being sorted, e.g. by control effected by devices which detect or measure such characteristic or feature; Sorting by manually actuated devices, e.g. switches
- B07C5/34—Sorting according to other particular properties
- B07C5/342—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour
- B07C5/3422—Sorting according to other particular properties according to optical properties, e.g. colour using video scanning devices, e.g. TV-cameras
Definitions
- the invention relates to a machine and a method. for sorting various objects, using at least one robotic arm, this machine can include advantageously a plurality of robotic arms arranged one after the other.
- the object of the invention is to fully automate sorting of various heterogeneous objects, including conformation, weight and size may vary very sensitively.
- the invention can be advantageously implemented to perform automatic sorting, in particular for their recycling, discarded packaging and making part of household waste and similar waste, such as glass bottles or flasks, various plastic containers such as PVC (polyvinyl chloride), PET (polyester terephthalate), HDPE (high density polyethylene), food bricks made of mixed materials or cardboard, metal packaging, etc., the weight of which can vary from 10 grams to 1000 grams and which are brought in bulk, in varying proportions, to the sites sorting.
- PVC polyvinyl chloride
- PET polyyester terephthalate
- HDPE high density polyethylene
- the waste stream of household packaging to be sorted comes from household waste for which a first sorting has been operated, either directly at the collection, or during previous sorting, according to known methods, in order to eliminate organic products and papers.
- sorting machines for household packaging waste, but these machines are, to date, mainly used after a first sorting operation, usually manual, so to remove the remaining impurities in a stream by elsewhere homogeneous.
- a - The automated sorting machines which consist in separating the objects, in order to make them pass in front of appropriate detectors, then in ejecting them selectively by means of pneumatic nozzles, in special tanks.
- a machine of this kind is, for example, described in documents WO-A-92/07332, and WO-A-92/01272.
- the objects are first put in linear flow, then pass so individually in front of detectors which control or not ejection systems.
- the objects are distributed on a conveyor, without being aligned, and subject to the same type of detectors as above but distributed across the plan. Ejection can also be done by nozzles.
- a sorting machine with planar flow comprising transport means making it possible to convey products from a feeding station to a robotic sorting station, comprising at least one robot arm equipped with a gripping member and an artificial vision system for locating moving products and determining their orientation.
- this machine is specially designed to process products of the same or similar nature such as cakes, cookies, confectionery, etc. ; it is not arranged or configured to recognize heterogeneous objects and sort them according to their appearance, such as household waste, for example.
- - B - Robotic sorting machines intended to prevent manual operators from having direct contact with the objects to be sorted, for reasons of hygiene and safety.
- a sorting robot for hospital waste which avoids the operator contamination. It is an arm of robot whose movements are calculated in a coordinate system Cartesian, operating in remote control mode by a operator.
- This sorting system does not include automatic recognition or localization of waste, and operates on whole bags.
- the present invention aims to create a fully automatic sorting machine and process heterogeneous objects appearing in bulk on a conveyor belt and which are not affected shortcomings or disadvantages previously highlighted, known sorting machines and methods.
- the automatic sorting process and machine according to the invention make it possible to make the recycling of household packaging waste which is currently very not very practical ; indeed, the only practical solution currently implemented for a set of waste heterogeneous, is manual sorting.
- Modularity and reduced bulk allow progressive implementation thus reducing investment.
- Figure 1 is a schematic view of a machine according to the invention comprising a plurality of stations robotic sorting.
- Figure 2 is a perspective view and schematic, of a robotic sorting station individual.
- Figure 3 illustrates, in a sectional view longitudinal, a very interesting embodiment of the complementary detection system, whereby said system is embedded inside the gripper of the robotic arm, the system being shown in its position before entering an object.
- Figure 4 is a view similar to Figure 3 and showing the complementary detection system in its position resulting from the seizure of said object.
- the conveyor belt 2 can be driven by means known per se, either at constant speed, either at controlled variable speed or with stops intermittent. It can be formed continuously, or consisting of several successive sections independent. In all cases, the sorting station robotized or each robotic sorting station must at least know the law of motion of the band. This law of movement is controlled by the supervision module or supervisor 5 which includes a computer or PLC programmable that receives information from belt or conveyor belt 2 (measurement of speed) depending on the occupancy rate of the robots the line and acts on the drive motor (s) 6 of said band.
- the supervision module or supervisor 5 which includes a computer or PLC programmable that receives information from belt or conveyor belt 2 (measurement of speed) depending on the occupancy rate of the robots the line and acts on the drive motor (s) 6 of said band.
- the conveyor belt 2 can be advantageously subject to the operation of the robotic sorting, so as to optimize the sorting rate, the speed of movement of said conveyor belt being accelerated when the station vision system robotic sorting no longer or very little objects, or, conversely, slowed down when objects transported by the band are numerous.
- Intermittent stop mode of travel consists in making the robots work on the belt to stopping, which simplifies and facilitates docking of localized objects.
- the band is only activated by moments, so as to empty the remaining objects from the end of the chain to the receptacle of scrap 4a, and to simultaneously recharge a batch of objects new to sort.
- the machine is provided with a plurality of complementary sensors 12, allowing identification automatic objects by confronting information provided by at least one of them with those provided by the identification system visual 8, triggered as needed, and taken into account according to predefined priorities.
- the complementary detection system 12 is embedded inside the gripper 10 of the arm robotized 9, so as to follow all the movements of said arm and allow to define the nature of objects, as soon as they are entered.
- Inductive sensor 12A and shock sensor 12B are placed at opposite ends of a support elongated shape, for example consisting of a rod tubular 19 passing through a guide 20 fixedly installed at the interior of the rigid tube constituting the gripper 10.
- the inductive sensor 12A is arranged at the end front of rod 19, while shock sensor 12B is arranged at the rear end of the latter.
- the sensors 12A and 12B constitute, with the rod 19, a assembly or mobile equipment mounted with an ability to axial movement in the gripper 10.
- a means tends to push, permanently, the whole mobile 12A-12B-19 towards the active end of the gripper 10.
- This means is, for example, constituted by a spring 21 acting in compression and wedged, by through its opposite ends, on the one hand, against a bulge presented by the anterior part of the rod 19, and, on the other hand, against the end front of guide 20.
- a mechanical stop 22 allows stop the mobile assembly in its extreme position progress (Figure 3).
- the mechanical stop 22 is fixed on the part posterior of the rod 19 of the mobile assembly. She is shaped to protect the shock sensor 12B and it extends in front of the latter. In position advancement of the mobile assembly, it falls against the posterior end of the guide 20.
- the cables 23 from the inductive sensor 12A and the shock sensor 12B pass through the rod 19, to exit, together, through a sealing piece 24 equipping the rear end of said rod.
- the signals emitted by the sensors 12A and 12B are transmitted to shaping means known per se, allowing them to be used by a system identification.
- the 12B accelerometer mounted on the mobile assembly 12A-12B-19 transmits the value of the acceleration undergone by said mobile assembly to an electronic card of conversion.
- This card transforms the input signal analog from the accelerometer as an output signal binary or analog usable by the system identification.
- This output signal has the value 0 (or 1) when the input signal is weak and for value 1 (or 0 respectively), when the signal entry is strong.
- the electronic card has a system for setting the minimum value of the input signal giving an output signal equal to 1.
- the products to be sorted are poured in bulk into the hopper of feeder 1 and brought, by the conveyor belt unloading the latter, on the extreme part upstream of the moving conveyor belt 2.
- the supervision module 5 starts the cycle simultaneously for all robotic sorting stations on the machine.
- Image acquisitions are taken at intervals until the vision system 8, controlled by software module 15, signals the presence an object, locates it, and determines if that object is to seize. If the object is to be grasped, the position of its center of gravity (X, Y) in the field of vision, as well that the position of the conveyor belt 2 when image acquisition are provided by the module software 15 to software module 16. The software module 16 then gives the robotic arm 9 the order to carry out the sorting cycle. If the object should not be seized, it continues its journey on the conveyor belt 2, to the next robotic sorting station or, depending on the case, up to the waste receptacle 4a.
- the sorting cycle breaks down as follows: next: the robotic arm 9 deploys, its end gripping orients itself towards the center of gravity of the object identified and its gripper 10 is activated (by example by switching on the suction). he advances towards the object, in order to seize it. If the object is moving, the arm is controlled by the module software 16, so as to anticipate the position said object during docking, depending on the speed of movement of the conveyor belt. he stops, either at the end of its travel, or when the control sensors 11 signal the presence of object or obstacle. The sensors 11 make it possible to determine if the arm took an object or encountered a barrier. If it is indeed an object, he grabs it through its gripper 10, then active the analysis sensor (s) 12 to determine the material of which it is made.
- the inductive sensor is continuously analyzed by the identification system.
- the inductive sensor 12A Upon contact with a metallic object, the inductive sensor 12A signals the presence of metal.
- the shock sensor 12B transmits the value of the acceleration undergone by the mobile assembly, to an electronic card conversion.
- the arm turns and moves over the chute 17 leading to the particular receptacle 4 intended for the reception of objects made from this material.
- the deposit of the object removed from the planar flow, in the appropriate chute 17, can be done by simple release of said object.
- This removal can also be advantageously produced by blowing with the gripper 10.
- the advantage of removal by blowing not to require an approach movement of the arm in direction of the drop zone in chute 17, ni, therefore, backward movement, which allows thus saving time in the cycle.
- the arrangement of the troughs 17 can be optimized to avoid any extension of the arm robotized before removal.
- the robotic arm When the robotic arm has not taken an object from the following its deployment, it returns to the position of fixed rest folded. It waits, from the software module of piloting 16, the order to continue on the next object, either from this rest position or from from its removal position.
- the machine or sorting facility can have multiple arms robotic 9 placed in series one after the other others, along the conveyor belt, which provides several additional benefits in the installation configuration.
- Robotic sorting stations can thus be produced in the form of modules can be added one after the other.
- each sorting station being then assigned to the recognition and removal of objects belonging to a specific category of objects (for example, PVC bottles) and being programmed in result.
- a specific category of objects for example, PVC bottles
- five robotic arms 9 each associated with 4 discharge channels 17, allow up to twenty output categories, number very high given the size of the installation.
- This specialization can be dynamic, i.e. depending on the composition average observed or known in advance of a batch of donated waste.
- one of the sensors of the complementary detection system 12 is constituted by a spectroscopic analysis sensor, it can be installed so that it can be multiplexing technique, measurements on several robotic cells.
Abstract
Description
L'invention concerne une machine et un procédé pour le tri d'objets divers, à l'aide d'au moins un bras robotisé, cette machine pouvant comporter avantageusement une pluralité de bras robotisés disposés les uns à la suite des autres.The invention relates to a machine and a method. for sorting various objects, using at least one robotic arm, this machine can include advantageously a plurality of robotic arms arranged one after the other.
L'invention a pour but d'automatiser entièrement le tri d'objets hétérogènes divers, dont la conformation, le poids et l'encombrement peuvent varier de manière très sensible.The object of the invention is to fully automate sorting of various heterogeneous objects, including conformation, weight and size may vary very sensitively.
Selon un exemple d'application très intéressant, l'invention peut être avantageusement mise en oeuvre pour effectuer le tri automatique, notamment en vue de leur recyclage, des emballages mis au rebut et faisant partie des ordures ménagères et de déchets assimilés, tels que les bouteilles ou flacons en verre, les récipients en matières plastiques diverses telles que PVC (polychlorure de vinyle), PET (polyester téréphtalate), PEHD (polyéthylène haute densité), les briques alimentaires en matériaux mélangés ou en carton, les emballages métalliques, etc, dont le poids peut varier de 10 grammes à 1000 grammes et qui sont amenés en vrac, en proportions variables, sur les sites de tri.According to a very interesting example of application, the invention can be advantageously implemented to perform automatic sorting, in particular for their recycling, discarded packaging and making part of household waste and similar waste, such as glass bottles or flasks, various plastic containers such as PVC (polyvinyl chloride), PET (polyester terephthalate), HDPE (high density polyethylene), food bricks made of mixed materials or cardboard, metal packaging, etc., the weight of which can vary from 10 grams to 1000 grams and which are brought in bulk, in varying proportions, to the sites sorting.
Dans cette application, le flux des déchets d'emballages ménagers à trier est, par exemple, issu d'ordures ménagères pour lesquelles un premier tri a été opéré, soit directement à la collecte, soit lors de tris antérieurs, selon des procédés connus, afin d'éliminer les produits organiques et les papiers.In this application, the waste stream of household packaging to be sorted, for example, comes from household waste for which a first sorting has been operated, either directly at the collection, or during previous sorting, according to known methods, in order to eliminate organic products and papers.
Pour trier un ensemble d'objets hétérogènes tels qu'un flux de déchets d'emballages ménagers, on applique encore souvent la solution du tri manuel. C'est une opération très exigeante en main d'oeuvre, qui donne des résultats d'une qualité souvent insuffisante (qui peut être vérifiée par le fait que les entreprises de recyclage procèdent toujours à un tri complémentaire d'affinage), et implique des conditions de travail difficiles pour les exécutants.To sort a set of heterogeneous objects such that a flow of household packaging waste, we Often still applies the manual sorting solution. It is a very labor-intensive operation, which gives quality results often insufficient (which can be verified by the fact that recycling companies always do a additional refining sorting), and involves difficult working conditions for performers.
Il existe un certain nombre de machines de tri des déchets d'emballages ménagers, mais ces machines sont, à ce jour, essentiellement utilisées après une première opération de tri, généralement manuelle, afin d'éliminer les impuretés restantes dans un flux par ailleurs homogène.There are a number of sorting machines for household packaging waste, but these machines are, to date, mainly used after a first sorting operation, usually manual, so to remove the remaining impurities in a stream by elsewhere homogeneous.
Ces machines peuvent être classées en deux
groupes :
- A - Les machines de tri automatisé, qui consistent à
séparer les objets, afin de les faire défiler devant
des détecteurs appropriés, puis à les éjecter
sélectivement au moyen de buses pneumatiques, dans des
bacs particuliers. Une machine de ce genre, est, par
exemple, décrite dans les documents WO-A-92/07332, et
WO-A-92/01272.These machines can be classified into two groups:
- A - The automated sorting machines, which consist in separating the objects, in order to make them pass in front of appropriate detectors, then in ejecting them selectively by means of pneumatic nozzles, in special tanks. A machine of this kind is, for example, described in documents WO-A-92/07332, and WO-A-92/01272.
Dans la plupart des systèmes de ce type, les objets sont d'abord mis en flux linéaire, puis passent ainsi individuellement devant des détecteurs qui commandent ou non des systèmes d'éjection.In most such systems, the objects are first put in linear flow, then pass so individually in front of detectors which control or not ejection systems.
Dans certains autres cas, les objets sont répartis sur un convoyeur, sans être alignés, et soumis au même type de détecteurs que ci-dessus, mais répartis dans le plan. L'éjection peut aussi se faire par buses.In some other cases, the objects are distributed on a conveyor, without being aligned, and subject to the same type of detectors as above but distributed across the plan. Ejection can also be done by nozzles.
Ces machines ont notamment pour inconvénients :
- de ne pas permettre de trier des groupes d'objets
constitués de matériaux différents en contact les uns
avec les autres, de sorte qu'il est indispensable de
disposer d'une machine d'égrenage permettant de
singulariser les objets, en amont de la machine de tri;
on conçoit qu'il en résulte une augmentation de l'encombrement de la machine de tri ; - de ne pas être modulable, c'est-à-dire de ne pas permettre l'adjonction de modules de tri à une machine existante, par exemple, pour augmenter ou modifier sa capacité de traitement.
- not to allow to sort groups of objects made up of different materials in contact with each other, so that it is essential to have a ginning machine making it possible to single out objects, upstream of the machine sorting;
it is understood that this results in an increase in the size of the sorting machine; - not to be modular, that is to say not to allow the addition of sorting modules to an existing machine, for example, to increase or modify its processing capacity.
Dans le document WO-A-91/11885 est décrite une
machine de tri à flux planaire comportant des moyens de
transport permettant d'acheminer des produits d'un
poste d'alimentation jusqu'à un poste de tri robotisé,
comprenant au moins un bras de robot muni d'un organe
de préhension et un système de vision artificielle
permettant de localiser les produits en déplacement et
de déterminer leur orientation. Toutefois, cette
machine est spécialement prévue pour traiter des
produits de même nature ou de nature similaire tels que
gâteaux, biscuits, confiseries, etc. ; elle n'est pas
agencée ou configurée pour reconnaítre des objets
hétérogènes et les trier selon leur aspect, tels que
les déchets ménagers, par exemple.
- B - Les machines de tri robotisé, destinées à éviter
que les opérateurs manuels aient des contacts directs
avec les objets à trier, pour des raisons d'hygiène et
de sécurité.In document WO-A-91/11885 is described a sorting machine with planar flow comprising transport means making it possible to convey products from a feeding station to a robotic sorting station, comprising at least one robot arm equipped with a gripping member and an artificial vision system for locating moving products and determining their orientation. However, this machine is specially designed to process products of the same or similar nature such as cakes, cookies, confectionery, etc. ; it is not arranged or configured to recognize heterogeneous objects and sort them according to their appearance, such as household waste, for example.
- B - Robotic sorting machines, intended to prevent manual operators from having direct contact with the objects to be sorted, for reasons of hygiene and safety.
Ces machines sont généralement adaptées à une seule catégorie de déchets, et sont toujours commandées par un opérateur.These machines are generally suitable for a single category of waste, and are always ordered by an operator.
On connait, par exemple, un robot de tri des déchets hospitaliers, qui permet d'éviter la contamination des opérateurs. Il s'agit d'un bras de robot dont les mouvements sont calculés dans un repère cartésien, fonctionnant en mode télécommandé par un opérateur. Ce système de tri ne comprend pas de reconnaissance ni de localisation automatique des déchets, et opère sur des sacs entiers.We know, for example, a sorting robot for hospital waste, which avoids the operator contamination. It is an arm of robot whose movements are calculated in a coordinate system Cartesian, operating in remote control mode by a operator. This sorting system does not include automatic recognition or localization of waste, and operates on whole bags.
On connait aussi un robot destiné à trier les briques alimentaires et certaines bouteilles plastiques, mais ce système de tri est également commandé par un opérateur, par l'intermédiaire d'un écran digital.We also know a robot intended to sort the food bricks and some bottles plastics, but this sorting system is also controlled by an operator, through a digital screen.
A ce jour, aucune des machines susmentionnées ne constitue une solution globale très satisfaisante au tri des emballages ménagers mis au rebut, mélangés en proportions quelconques.To date, none of the above machines have constitutes a very satisfactory overall solution to the sorting of discarded household packaging, mixed in any proportions.
La présente invention a pour objectif de créer une machine et un procédé de tri entièrement automatique d'objets hétérogènes se présentant en vrac sur une bande transporteuse et qui ne soient pas affectés des insuffisances ou inconvénients précédemment soulignés, des machines et méthodes de tri connues.The present invention aims to create a fully automatic sorting machine and process heterogeneous objects appearing in bulk on a conveyor belt and which are not affected shortcomings or disadvantages previously highlighted, known sorting machines and methods.
Selon l'invention, ce but est atteint grâce à une machine de tri à flux planaire, comportant des moyens de transport permettant d'acheminer lesdits objets d'un poste d'alimentation où ces derniers sont déversés en vrac, jusqu'à au moins un poste de tri robotisé, où ils sont répartis dans des conteneurs appropriés, ce poste de tri robotisé comprenant au moins un bras de robot muni d'un organe de préhension, et un système de vision artificielle permettant de localiser les objets en déplacement, cette machine étant remarquable en ce que :
- le système de vision est capable de reconnaítre les caractéristiques visuelles des objets, et de les trier en fonction de ces caractéristiques ;
- le poste de tri robotisé comprend au moins un système de détection complémentaire comprenant au moins un capteur permettant de compléter l'identification des objets par la reconnaissance de leur matériau constitutif ;
- le poste de tri robotisé comprend des moyens de traitement des informations de localisation et d'identification fournies par le système de vision et par le système de détection complémentaire, et des moyens permettant le pilotage du bras robotisé assurant l'extraction sélective des objets localisés et identifiés, et leur dépose dans un bac approprié.
- the vision system is capable of recognizing the visual characteristics of objects, and of sorting them according to these characteristics;
- the robotic sorting station comprises at least one complementary detection system comprising at least one sensor making it possible to complete the identification of the objects by the recognition of their constituent material;
- the robotic sorting station comprises means for processing the location and identification information supplied by the vision system and by the complementary detection system, and means allowing the control of the robotic arm ensuring the selective extraction of localized objects and identified, and place them in an appropriate container.
Le procédé et la machine de tri automatique selon l'invention permettent de rentabiliser le recyclage des déchets d'emballages ménagers qui est actuellement très peu pratiqué ; en effet, la seule solution pratique présentement mise en oeuvre pour un ensemble de déchets hétérogènes, est le tri manuel.The automatic sorting process and machine according to the invention make it possible to make the recycling of household packaging waste which is currently very not very practical ; indeed, the only practical solution currently implemented for a set of waste heterogeneous, is manual sorting.
La rentabilité apportée par l'invention par rapport au tri manuel est liée aux facteurs suivants :
- l'automatisation totale du tri permet d'envisager de
faire tourner les équipements en 2 × 8 heures, ou en
3 × 8 heures.
Compte tenu du fait que la main d'oeuvre est actuellement le poste le plus coûteux dans l'opération de tri, cela permet de mieux amortir l'ensemble de l'installation de tri qui comprend notamment : le poste de tri, les postes d'amenée et d'évacuation des produits, les bâtiments ; - la qualité de tri est meilleure et, surtout, a une meilleure répétabilité ; le tri d'affinage avant recyclage n'est alors plus nécessaire (alors qu'il est pratiqué actuellement pour pallier les erreurs humaines inévitables en tri manuel, surtout lors du tri de bouteilles fabriquées dans des matières plastiques différentes) ;
- le coût des postes de tri est réduit grâce à leur grande simplicité de construction ;
- les contraintes sanitaires et la pénibilité du travail impliquées par l'intervention d'opérateurs manuels dans le tri, sont supprimées.
- total sorting automation means that equipment can be run in 2 × 8 hours, or 3 × 8 hours.
Given the fact that labor is currently the most expensive item in the sorting operation, this makes it possible to better amortize the entire sorting installation, which notably includes: the sorting station, the '' supply and evacuation of products, buildings; - the sorting quality is better and, above all, has better repeatability; sorting before refining is no longer necessary (whereas it is currently practiced to overcome the inevitable human errors in manual sorting, especially when sorting bottles made from different plastics);
- the cost of sorting stations is reduced thanks to their great simplicity of construction;
- the health constraints and arduous work involved in the intervention of manual operators in sorting are eliminated.
En outre, par rapport aux systèmes de tri automatique existants, la mise en oeuvre de la machine et du procédé selon l'invention, procure notamment les avantages importants ci-après :
- La possibilité de trier des groupes d'objets constitués de matériaux différents et se trouvant en contact les uns avec les autres ; selon l'invention, ces objets peuvent être pris et triés individuellement. Le système de vision artificielle permet d'isoler un objet dans un groupe d'objets en contact les uns avec les autres. Le bras automatisé ayant trié cet objet, le système de vision peut, par un processus itératif, trier de même les objets restant dans le groupe. Cette fonction, appelée "dégrappage", permet d'optimiser le tri.
- Un encombrement plus faible que celui des systèmes de tri conçus à ce jour. Ceci est dû à l'intégration, dans un seul poste de travail, de toutes les étapes importantes de tri : localisation des objets, préhension individuelle de ceux-ci, reconnaissance du matériau, et dépose dans le bac approprié, alors que, dans les systèmes connus, ces étapes sont réalisées en série par des dispositifs différents, chacun ajoutant son propre encombrement. Pour une capacité de traitement égale à celle de ces systèmes, la présente invention peut utiliser une pluralité de postes de tri robotisés, mais l'encombrement total de la machine revendiquée demeure inférieur à celui desdits systèmes.
- Une modularité découlant de sa conception sous forme de cellules de tri indépendantes qu'il est relativement facile d'ajouter les unes à la suite des autres.
- The possibility of sorting groups of objects made of different materials and being in contact with each other; according to the invention, these objects can be taken and sorted individually. The artificial vision system makes it possible to isolate an object from a group of objects in contact with each other. The automated arm having sorted this object, the vision system can, by an iterative process, similarly sort the objects remaining in the group. This function, called "unclipping", optimizes sorting.
- A smaller footprint than that of the sorting systems designed to date. This is due to the integration, in a single workstation, of all the important sorting steps: localization of objects, individual gripping of them, recognition of the material, and deposit in the appropriate bin, while in the known systems, these steps are carried out in series by different devices, each adding its own size. For a processing capacity equal to that of these systems, the present invention can use a plurality of robotic sorting stations, but the total size of the claimed machine remains less than that of said systems.
- A modularity stemming from its design in the form of independent sorting cells which it is relatively easy to add one after the other.
La modularité et l'encombrement réduit permettent une mise en oeuvre progressive réduisant ainsi l'investissement.Modularity and reduced bulk allow progressive implementation thus reducing investment.
Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels :The above purposes, features and benefits and others will emerge better from the description which follows and attached drawings in which :
La figure 1 est une vue schématique d'une machine selon l'invention comportant une pluralité de postes de tri robotisés.Figure 1 is a schematic view of a machine according to the invention comprising a plurality of stations robotic sorting.
La figure 2 est une vue en perspective et à caractère schématique, d'un poste de tri robotisé individuel.Figure 2 is a perspective view and schematic, of a robotic sorting station individual.
La figure 3 illustre, par une vue en coupe longitudinale, un mode d'exécution très intéressant du système de détection complémentaire, selon lequel ledit système est embarqué à l'intérieur du préhenseur du bras robotisé, le système étant représenté dans sa position précédant la saisie d'un objet.Figure 3 illustrates, in a sectional view longitudinal, a very interesting embodiment of the complementary detection system, whereby said system is embedded inside the gripper of the robotic arm, the system being shown in its position before entering an object.
La figure 4 est une vue analogue à la figure 3 et montrant le système de détection complémentaire dans sa position résultant de la saisie dudit objet.Figure 4 is a view similar to Figure 3 and showing the complementary detection system in its position resulting from the seizure of said object.
On se reporte auxdits dessins pour décrire un exemple intéressant, bien que nullement limitatif, de réalisation de la machine et de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. Reference is made to said drawings to describe a interesting, although by no means limiting, example of realization of the machine and implementation of the method according to the invention.
Cette machine comprend principalement (figure 1) :
- un alimentateur 1 connu en soi, par exemple constitué par une trémie comportant un tapis de chargement 1a qui peut être formé par un convoyeur à bande sans fin ;
- une bande transporteuse 2 qui peut être avantageusement constituée par un transporteur à bande sans fin et sur l'extrémité de chargement de laquelle les objets à trier sont déversés, en vrac monocouche, par l'alimentateur 1 ;
- au moins un poste de tri robotisé 3 disposé sur le
parcours du brin actif de la bande transporteuse 2 ;
toutefois, de manière avantageuse, la machine comporte
une pluralité de postes de tri (par exemple, cinq à
sept postes de
3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f,...) disposés les uns à la suite des autres le long de la bande transporteuse 2, de préférence à intervalles réguliers ;tri robotisé - un ensemble de réceptacles de stockage 4, pour la réception des matériaux triés, disposés de chaque côté et le long de la bande transporteuse 2, à proximité du poste ou des postes de tri ; l'ensemble des réceptacles comprend également un réceptacle de rebut 4a, par exemple disposé à proximité de l'extrémité de sortie de la bande transporteuse; les réceptables 4 et 4a peuvent être constitués par des bacs de grande contenance, exécutés en matière plastique rigide ou autres matériaux présentant la rigidité et la robustesse souhaitables ;
- un module de
supervision 5 commandant le poste de tri robotisé ou l'ensemble de la ligne des postes de tri robotisé.
- a feeder 1 known per se, for example constituted by a hopper comprising a
loading belt 1a which can be formed by an endless belt conveyor; - a
conveyor belt 2 which may advantageously be constituted by an endless belt conveyor and on the loading end from which the objects to be sorted are poured, in single-layer bulk, by the feeder 1; - at least one
robotic sorting station 3 disposed on the path of the active strand of theconveyor belt 2; however, advantageously, the machine comprises a plurality of sorting stations (for example, five to seven 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, ...) arranged one after the other along therobotic sorting stations conveyor belt 2, preferably at regular intervals; - a set of
storage receptacles 4, for receiving the sorted materials, arranged on each side and along theconveyor belt 2, near the station or sorting stations; the set of receptacles also comprises a waste receptacle 4a, for example disposed near the outlet end of the conveyor belt; receptables 4 and 4a can be made up of large capacity tanks, made of rigid plastic or other materials having the desired rigidity and robustness; - a
supervision module 5 controlling the robotic sorting station or the entire line of robotic sorting stations.
La bande transporteuse 2 peut être entrainée par
des moyens connus en soi, soit à vitesse constante,
soit à vitesse variable contrôlée, soit avec des arrêts
intermittents. Elle peut être formée en continu, ou
constituée de plusieurs tronçons successifs
indépendants. Dans tous les cas, le poste de tri
robotisé ou chaque poste de tri robotisé doit au moins
connaítre la loi de mouvement de la bande. Cette loi de
mouvement est contrôlée par le module de supervision ou
superviseur 5 qui comprend un ordinateur ou automate
programmable qui reçoit des informations en provenance
du tapis ou bande transporteuse 2 (mesure de la
vitesse) en fonction du taux d'occupation des robots de
la ligne et agit sur le ou les moteurs d'entrainement 6
de ladite bande.The
Autrement dit, la bande transporteuse 2 peut être
avantageusement asservie au fonctionnement du poste de
tri robotisé, de façon à optimiser la cadence du tri,
la vitesse de déplacement de ladite bande transporteuse
étant accélérée lorsque le système de vision du poste
de tri robotisé ne décèle plus ou que très peu
d'objets, ou, au contraire, ralentie lorsque les objets
transportés par la bande sont nombreux.In other words, the
L'avantage de cette gestion est d'adapter automatiquement le flux des déchets à la capacité de traitement de l'ensemble des robots d'une même ligne. Par exemple, dans un but de simplicité et de fiabilité, on peut modifier cette vitesse à des intervalles de temps discrets, au lieu de la faire évoluer en continu. La loi de mouvement de la bande est alors constituée de paliers de vitesse successifs.The advantage of this management is to adapt waste stream automatically to the capacity of processing of all robots on the same line. For example, for simplicity and reliability, this speed can be changed at intervals of discrete times, instead of making it evolve continuously. The band movement law is then made up of successive speed steps.
Le mode de déplacement à arrêts intermittents consiste à faire travailler les robots sur la bande à l'arrêt, ce qui simplifie et facilite l'accostage des objets localisés. La bande n'est activée que par instants, de façon à vidanger les objets restants devant partir en bout de chaine jusqu'au réceptacle de rebut 4a, et à recharger simultanément un lot d'objets nouveaux à trier.Intermittent stop mode of travel consists in making the robots work on the belt to stopping, which simplifies and facilitates docking of localized objects. The band is only activated by moments, so as to empty the remaining objects from the end of the chain to the receptacle of scrap 4a, and to simultaneously recharge a batch of objects new to sort.
Chaque poste de tri robotisé 3 comprend les éléments constitutifs ci-après (figure 2) :
un portique 7 enjambant la bande transporteuse 2 et supportant les différents équipements disposés au dessus de cette dernière ;- un système de vision artificielle permettant la
localisation des objets et la reconnaissance partielle
de leur matériau constitutif, ce système de vision,
désigné dans son ensemble par
la référence 8, comprenant son éclairage spécifique, une caméra, de préférence une caméra couleur, et un système électronique d'acquisition ; ce système de vision artificielle est capable de localiser les objets, de reconnaitre leurs caractéristiques visuelles, de les trier en fonction de celles-ci et, surtout, de réaliser toutes ces opérations sur des objets mal individualisés, c'est-à-dire se trouvant en contact les uns avec les autres ; - un bras robotisé 9 à géométrie variable et à au moins
trois degrés de liberté, par exemple à structure
sphérique, dont la particularité est que le foyer de la
caméra du système de
vision 8 se trouve disposé fixement au centre du repère sphérique du robot ; un tel bras robotisé articulé ou manipulateur à coordonnées sphériques (deux rotations concourantes et une translation vers l'objet à saisir) possédant un système de vision fixe en son centre, étant décrit dans le document EP-A-0270469 ; le bras robotisé 9 et le système devision 8 sont portés par la poutre horizontale 7a du portique 7 disposée au-dessus de la bande transporteuse 2. De manière préférée, le bras robotisé est centré par rapport à l'axe de défilement de la bande transporteuse 2 ; un préhenseur 10 constitué par l'extrémité libre réalisée sous forme de trompe, du bras robotisé et permettant de saisir les objets localisés par le système devision 8, c'est-à-dire l'un quelconque des objets déposés sur la bande transporteuse 2, dans toutes les positions accessibles au bras robotisé 9 ; ce préhenseur est, par exemple, formé par un dispositif pneumatique fonctionnant en aspiration (ventouse) et/ou en soufflage ; ce dispositif, connu en soi, permet de saisir un objet préalablement identifié, par aspiration, et ensuite de l'éjecter, par soufflage, dans le réceptacle approprié 4, en fonction de sa nature ;- au moins
un capteur 11, monté sur le bras robotisé 9, permettant de contrôler la saisie correcte des objetspar le préhenseur 10 ; il peut s'agir, par exemple, d'un capteur de dépression monté sur le circuit d'aspiration ; - au moins un système de détection
complémentaire 12 comportant au moins un capteur permettant la confirmation de la nature des matériaux des objets saisis par le préhenseur 10, par exemple un capteur permettant d'analyser les spectres électromagnétiques spécifiques émis par les différents matériaux constitutifs desdits objets (dans le domaine proche de l'infrarouge, ultraviolet, ou rayons X, etc.), ou un capteur apte à détecter la présence de métaux, ou un capteur apte à mesurer le poids des objets : ce système de détection complémentaire peut être ou ne pas être embarqué sur le robot ; - une armoire de commande 13 permettant de contrôler le
système de
vision 8, le bras robotisé 9, le préhenseur 10 et les capteurs 11et 12 ; - une armoire de puissance 14 renfermant les circuits
de commande et les circuits de puissance, cette armoire
fournissant l'énergie électrique au système de
vision 8, au bras robotisé 9, au préhenseur 10 et aux capteurs 11et 12 ; - un module logiciel 15 permettant le traitement des
informations transmises par le système de
vision 8 et par le système de détectioncomplémentaire 12 ; - un module logiciel 16 permettant le pilotage du bras
robotisé 9 et du préhenseur 10, suivant les
informations fournies par
le module logiciel 15 ; - des goulottes d'éjection 17, par exemple supportées par le châssis 18 soutenant la bande transporteuse 2, chacune d'elles aboutissant dans l'un des réceptacles de stockage 4 des objets triés.
- a
gantry 7 spanning theconveyor belt 2 and supporting the various equipment disposed above the latter; - an artificial vision system allowing the localization of objects and the partial recognition of their constituent material, this vision system, generally designated by the
reference 8, comprising its specific lighting, a camera, preferably a color camera, and a system acquisition electronics; this artificial vision system is capable of locating objects, of recognizing their visual characteristics, of sorting them according to these and, above all, of carrying out all these operations on poorly individualized objects, that is to say finding in contact with each other; - a
robotic arm 9 with variable geometry and at least three degrees of freedom, for example with a spherical structure, the peculiarity of which is that the focus of the camera of thevision system 8 is fixedly disposed in the center of the spherical coordinate system of the robot; such an articulated robotic arm or manipulator with spherical coordinates (two concurrent rotations and a translation towards the object to be grasped) having a fixed vision system at its center, being described in document EP-A-0270469; therobotic arm 9 and thevision system 8 are carried by the horizontal beam 7a of thegantry 7 disposed above theconveyor belt 2. Preferably, the robotic arm is centered relative to the axis of travel of thebelt conveyor 2; - a
gripper 10 constituted by the free end produced in the form of a trunk, of the robotic arm and making it possible to grasp the objects located by thevision system 8, that is to say any one of the objects deposited on theconveyor belt 2, in all the positions accessible to therobotic arm 9; this gripper is, for example, formed by a pneumatic device operating in suction (suction cup) and / or in blowing; this device, known per se, makes it possible to grasp an object previously identified, by aspiration, and then to eject it, by blowing, into theappropriate receptacle 4, depending on its nature; - at least one
sensor 11, mounted on therobotic arm 9, making it possible to control the correct gripping of the objects by thegripper 10; it may be, for example, a vacuum sensor mounted on the suction circuit; - at least one
complementary detection system 12 comprising at least one sensor allowing confirmation of the nature of the materials of the objects seized by thegripper 10, for example a sensor making it possible to analyze the specific electromagnetic spectra emitted by the various materials constituting said objects ( in the near infrared, ultraviolet, or X-ray domain, etc.), or a sensor capable of detecting the presence of metals, or a sensor capable of measuring the weight of objects: this complementary detection system may or may not not be on board the robot; - a
control cabinet 13 for controlling thevision system 8, therobotic arm 9, thegripper 10 and the 11 and 12;sensors - a
power cabinet 14 containing the control circuits and the power circuits, this cabinet supplying electrical energy to thevision system 8, to therobotic arm 9, to thegripper 10 and to the 11 and 12;sensors - a
software module 15 allowing the processing of the information transmitted by thevision system 8 and by thecomplementary detection system 12; - a
software module 16 enabling therobotic arm 9 and thegripper 10 to be controlled, according to the information provided by thesoftware module 15; - ejection chutes 17, for example supported by the
frame 18 supporting theconveyor belt 2, each of them ending in one of thestorage receptacles 4 of the sorted objects.
Selon une autre disposition caractéristique de
l'invention, la machine est pourvue d'une pluralité de
capteurs complémentaires 12, permettant l'identification
automatique des objets par confrontation des
informations fournies par au moins l'un d'entre eux
avec celles fournies par le système d'identification
visuelle 8, déclenchés en fonction des besoins, et pris
en compte selon des priorités prédéfinies.According to another characteristic arrangement of
the invention, the machine is provided with a plurality of
Dans ce cas, selon le procédé de l'invention, c'est le dispositif de vision artificielle qui pré-sélectionne, suivant la nécessité, la portion de l'objet où doit s'effectuer la mesure du ou des capteurs complémentaires. Cette caractéristique permet :
- a) d'accroítre la qualité de détection (par exemple en évitant les étiquettes) ;
- b) de mobiliser les capteurs complémentaires pendant une fraction de temps moins importante, ce qui permet un multiplexage sur plusieurs cellules.
- a) to increase the quality of detection (for example by avoiding labels);
- b) to mobilize the complementary sensors for a smaller fraction of time, which allows multiplexing on several cells.
Selon une disposition caractéristique intéressante
de l'invention, le système de détection complémentaire
12 est embarqué à l'intérieur du préhenseur 10 du bras
robotisé 9, de façon à suivre tous les mouvements dudit
bras et à permettre de définir la nature des objets,
dès leur saisie.According to an interesting characteristic arrangement
of the invention, the
Suivant le mode d'exécution avantageux représenté aux figures 3 et 4, le système de détection complémentaire 12, comprend deux capteurs spécifiques, soit :
- un capteur inductif 12A réagissant en présence de métal et permettant la détection des objets métalliques (ferreux et non ferreux) ;
- un capteur de chocs 12B permettant la détection des objets massifs (verre, faïence, objets métalliques de forte épaisseur, etc.) ; ce capteur est constitué par un accéléromètre, connu en soi, émettant des signaux proportionnels à l'accélération de l'objet sur lequel il est posé, cet accéléromètre permettant, dans l'application à la présente invention, l'évaluation de la dureté des objets saisis, comme expliqué dans la suite du présent exposé.
- an
inductive sensor 12A reacting in the presence of metal and allowing the detection of metallic objects (ferrous and non-ferrous); - a
shock sensor 12B allowing the detection of massive objects (glass, earthenware, very thick metallic objects, etc.); this sensor is constituted by an accelerometer, known per se, emitting signals proportional to the acceleration of the object on which it is placed, this accelerometer allowing, in the application to the present invention, the evaluation of the hardness of the seized objects, as explained later in this presentation.
Le capteur inductif 12A et le capteur de chocs 12B
sont placés aux extrémités opposées d'un support de
forme allongée, par exemple constitué par une tige
tubulaire 19 traversant un guide 20 installé fixement à
l'intérieur du tube rigide constituant le préhenseur
10. Le capteur inductif 12A est disposé à l'extrémité
avant de la tige 19, tandis que le capteur de chocs 12B
est disposé à l'extrémité arrière de cette dernière.
Les capteurs 12A et 12B constituent avec la tige 19, un
ensemble ou équipage mobile monté avec une aptitude de
déplacement axial dans le préhenseur 10.
Un moyen tend à pousser, en permanence, l'ensemble
mobile 12A-12B-19 en direction de l'extrémité active du
préhenseur 10. Ce moyen est, par exemple, constitué par
un ressort 21 agissant en compression et calé, par
l'intermédiaire de ses extrémités opposées, d'une part,
contre un renflement que présente la partie antérieure
de la tige 19, et, d'autre part, contre l'extrémité
avant du guide 20. Une butée mécanique 22 permet
d'arrêter l'ensemble mobile dans sa position extrême
d'avancement (figure 3).A means tends to push, permanently, the whole
mobile 12A-12B-19 towards the active end of the
La butée mécanique 22 est fixée sur la partie
postérieure de la tige 19 de l'ensemble mobile. Elle
est conformée de façon à protéger le capteur de chocs
12B et elle s'étend en avant de ce dernier. En position
d'avancement extrême de l'ensemble mobile, elle bute
contre l'extrémité postérieure du guide 20.The
Les câbles 23 issus du capteur inductif 12A et du
capteur de chocs 12B traversent la tige 19, pour
sortir, ensemble, à travers une pièce d'étanchéité 24
équipant l'extrémité postérieure de ladite tige.The
Les signaux émis par les capteurs 12A et 12B sont
transmis à des moyens de mise en forme connus en soi,
permettant de les rendre exploitables par un système
d'identification.The signals emitted by the
L'accéléromètre 12B monté sur l'ensemble mobile
12A-12B-19 transmet la valeur de l'accélération subie
par ledit ensemble mobile à une carte électronique de
conversion. Cette carte transforme le signal d'entrée
analogique issu de l'accéléromètre en signal de sortie
binaire ou analogique exploitable par le système
d'identification. Ce signal de sortie a pour valeur 0
(ou 1) lorsque le signal d'entrée est faible et pour
valeur 1 (ou 0 respectivement), lorsque le signal
d'entrée est fort. La carte électronique comporte un
système permettant de régler la valeur minimum du
signal d'entrée donnant un signal de sortie égal à 1.The 12B accelerometer mounted on the
On décrit ci-après le procédé de tri et le fonctionnement de la machine selon l'invention, en considérant une installation de tri comportant une pluralité de postes de tri robotisés.The sorting process and the operation of the machine according to the invention, in considering a sorting installation comprising a plurality of robotic sorting stations.
Les produits à trier sont déversés en vrac dans la
trémie de l'alimentateur 1 et amenés, par le tapis de
déchargement la de ce dernier, sur la partie extrême
amont de la bande transporteuse 2 en mouvement. Le
module de supervision 5 lance le cycle simultanément
pour tous les postes de tri robotisés de la machine.The products to be sorted are poured in bulk into the
hopper of feeder 1 and brought, by the conveyor belt
unloading the latter, on the extreme part
upstream of the moving
Les acquisitions d'image sont prises à intervalles
réguliers, jusqu'à ce que le système de vision 8,
piloté par le module logiciel 15, signale la présence
d'un objet, le localise, et détermine si cet objet est
à saisir. Si l'objet est à saisir, la position de son
centre de gravité (X, Y) dans le champ de vision, ainsi
que la position de la bande transporteuse 2 lors de
l'acquisition d'images sont fournies par le module
logiciel 15 au module logiciel 16. Le module logiciel
16 donne alors au bras robotisé 9, l'ordre d'effectuer
le cycle de tri. Si l'objet ne doit pas être saisi, il
poursuit son trajet sur la bande transporteuse 2,
jusqu'au poste de tri robotisé suivant ou, selon le
cas, jusqu'au réceptacle de rebut 4a.Image acquisitions are taken at intervals
until the
Le cycle de tri se décompose de la manière
suivante : le bras robotisé 9 se déploie, son extrémité
de préhension s'oriente vers le centre de gravité de
l'objet repéré et son préhenseur 10 est activé (par
exemple par la mise en marche de l'aspiration). Il
s'avance vers l'objet, en vue de le saisir. Si l'objet
est en mouvement, le bras est piloté par le module
logiciel 16, de manière à anticiper sur la position
dudit objet lors de l'accostage, en fonction de la
vitesse de déplacement de la bande transporteuse. Il
s'arrête, soit en bout de course, soit lorsque les
capteurs de contrôle 11 signalent la présence de
l'objet ou d'un obstacle. Les capteurs 11 permettent de
déterminer si le bras a bien pris un objet ou rencontré
un obstacle. S'il s'agit bien d'un objet, il le saisit
par l'intermédiaire de son préhenseur 10, puis active
le ou les capteurs d'analyse 12 pour déterminer le
matériau dont il est constitué.The sorting cycle breaks down as follows:
next: the
Lors de la saisie, l'extrémité antérieure de
l'ensemble mobile 12A-12B-19 logé dans le préhenseur 10
entre en contact avec l'objet E (figure 3).When entering, the anterior end of
the
Sous l'action de la dépression régnant dans le
préhenseur 10, l'objet E est aspiré et entrainé vers
l'arrière, en comprimant l'extrémité souple 10A dudit
préhenseur et en provoquant le recul de l'ensemble
mobile 12A-12B-19.Under the action of the depression prevailing in the
Le capteur inductif est analysé en permanence par le système d'identification.The inductive sensor is continuously analyzed by the identification system.
Dès le contact avec un objet métallique, le
capteur inductif 12A signale la présence de métal.Upon contact with a metallic object, the
Au moment du contact entre l'objet E et l'ensemble mobile 12A-12B-19, ce dernier subit une accélération due au mouvement relatif dudit objet par rapport au préhenseur. La valeur maximum de l'accélération instantanée dépend en grande partie de la nature de l'objet. En effet :
- dans le cas d'objets massifs non déformables ou peu déformables, l'énergie de l'objet est intégralement transmise à l'ensemble mobile qui subit une accélération instantanée importante ;
- par contre, pour les objets légers déformables (en plastique par exemple), la déformation de l'objet, sous l'action du ressort 21, absorbe une partie de l'énergie dudit objet ; l'ensemble mobile 12A-12B-19 subit donc une accélération instantanée faible.
- in the case of solid non-deformable or slightly deformable objects, the energy of the object is fully transmitted to the mobile assembly which undergoes a significant instantaneous acceleration;
- on the other hand, for light deformable objects (in plastic for example), the deformation of the object, under the action of the
spring 21, absorbs part of the energy of said object; themobile assembly 12A-12B-19 therefore undergoes a slight instant acceleration.
Comme indiqué précédemment, le capteur de chocs
12B transmet la valeur de l'accélération subie par
l'ensemble mobile, à une carte électronique de
conversion.As previously mentioned, the
En fonction du matériau identifié, le bras
s'oriente et se déplace au-dessus de la goulotte 17
aboutissant au réceptacle particulier 4 destiné à la
réception des objets réalisés dans ce matériau. La
dépose de l'objet retiré du flux planaire, dans la
goulotte appropriée 17, peut se faire par simple
relâchement dudit objet. Cette dépose peut aussi être
avantageusement réalisée par soufflage par le
préhenseur 10. La dépose par soufflage a pour avantage
de ne pas nécessiter de mouvement d'approche du bras en
direction de la zone de dépose dans la goulotte 17, ni,
par conséquent, de mouvement de recul, ce qui permet
ainsi d'obtenir un gain de temps dans le cycle. Comme
le montre la figure 2, la disposition des goulottes 17
peut être optimisée pour éviter toute extension du bras
robotisé avant la dépose.Depending on the material identified, the arm
turns and moves over the
Lorsque le bras robotisé n'a pas pris d'objet à la suite de son déploiement, il revient en position de repos fixe replié. Il attend, du module logiciel de pilotage 16, l'ordre d'enchainer sur l'objet suivant, soit à partir de cette position de repos, soit à partir de sa position de dépose.When the robotic arm has not taken an object from the following its deployment, it returns to the position of fixed rest folded. It waits, from the software module of piloting 16, the order to continue on the next object, either from this rest position or from from its removal position.
Pendant la saisie d'un objet, et sa dépose dans le
réceptacle de tri 4 approprié, par le bras robotisé 9,
une nouvelle acquisition d'image est effectuée par le
système de vision 8. Cette image est traitée par le
module logiciel de traitement 15, en temps masqué, avec
le cycle du bras robotisé 9, c'est-à-dire pendant que
l'objet saisi est transporté vers la goulotte 17
appropriée. Dès la dépose de l'objet en cours de
transport vers la goulotte, le module logiciel de
pilotage 16 est ainsi en mesure de donner un nouvel
ordre de tri au bras robotisé 9.During the seizure of an object, and its deposit in the
Lorsque la bande transporteuse 2 se déplace de
manière intermittente, la localisation,
l'identification et la saisie des objets E sont opérées
pendant les périodes d'arrêt de ladite bande, ce qui
facilite et simplifie l'accostage des objets, comme on
l'a précédemment souligné.When the
Comme indiqué précédemment, la machine ou installation de tri peut comporter plusieurs bras robotisés 9 placés en série les uns à la suite des autres, le long de la bande transporteuse, ce qui confère plusieurs avantages complémentaires dans la configuration de l'installation.As previously stated, the machine or sorting facility can have multiple arms robotic 9 placed in series one after the other others, along the conveyor belt, which provides several additional benefits in the installation configuration.
Il est possible d'adapter le nombre des bras robotisés 9 au débit souhaité, de façon assez progressive. Si, par exemple, une installation utilise cinq bras robotisés pour une capacité de 100 %, une capacité de 120 % ne nécessite que l'adjonction d'un sixième bras robotisé. Les postes de tri robotisé peuvent ainsi être réalisés sous forme de modules pouvant s'ajouter les uns à la suite des autres.It is possible to adapt the number of arms robotic 9 at the desired rate, fairly progressive. If, for example, an installation uses five robotic arms for 100% capacity, one 120% capacity requires only the addition of a sixth robotic arm. Robotic sorting stations can thus be produced in the form of modules can be added one after the other.
En cas de défaillance momentanée d'un bras robotisé, l'installation continue à fonctionner, mais à capacité réduite.In the event of a temporary arm failure robotic, the installation continues to operate, but at reduced capacity.
On peut éventuellement spécialiser plus ou moins
les bras robotisés, en fonction des types de déchets,
ou des catégories d'objets, chaque poste de tri étant
alors affecté à la reconnaissance et à l'enlèvement des
objets appartenant à une catégorie spécifique d'objets
(par exemple, bouteilles en PVC) et étant programmé en
conséquence. Par exemple, cinq bras robotisés 9
associés, chacun, à 4 goulottes d'évacuation 17,
permettent jusqu'à vingt catégories de sortie, nombre
très élevé compte tenu de l'encombrement de
l'installation. Cette spécialisation peut être
dynamique, c'est-à-dire dépendre de la composition
moyenne constatée ou connue à l'avance d'un lot de
déchets donnés.We can possibly specialize more or less
robotic arms, depending on the type of waste,
or categories of objects, each sorting station being
then assigned to the recognition and removal of
objects belonging to a specific category of objects
(for example, PVC bottles) and being programmed in
result. For example, five
On peut faire partager, par plusieurs postes de
tri, les unités d'acquisition/traitement des capteurs
12, pour réduire sensiblement les coûts, l'analyse
effectuée par ces capteurs ne prenant qu'une faible
fraction du cycle de travail (typiquement moins de
50 ms), et la présélection effectuée par l'ensemble
robot-caméra évitant de faire travailler ces capteurs
pendant la totalité de la durée du cycle.We can share, by several
sorting, sensor acquisition /
Autrement dit, lorsque l'un des capteurs du
système de détection complémentaire 12, est constitué
par un capteur d'analyse spectroscopique, il peut être
implanté de façon à pouvoir effectuer, par une
technique de multiplexage, des mesures sur plusieurs
cellules robotisées.In other words, when one of the sensors of the
Claims (27)
- Machine with planar flow for automatically sorting various objects such as, for example, household packaging waste, having transfer means (2) enabling said objects (E) to be routed from a feeder station where they are poured out in bulk, as far as at least one robotised sorting station (3) where they are distributed into suitable receptacles (4), said robotised sorting station (3) comprising at least one robot arm (9) equipped with a gripping means (10) and a machine vision system (8) which makes it possible to locate the objects deposited on the transfer means (2), characterised in that:the machine vision system (8) is able to recognise the visual features of the objects, and to sort them according to these features;the robotised sorting station comprises at least one complementary detection system (12) comprising at least one sensor (12A, 12B) which makes it possible to complete the identification of the objects by recognising the material of which they are constituted;the robotised sorting station comprises means (15) for processing the locating and identifying information supplied by the machine vision system (8) and by the complementary detection system (12) and means (16) enabling the robotised arm (9) to be driven so as to selectively withdraw the objects located and identified, and enabling them to be placed in a suitable receptacle (4).
- Automatic sorting machine according to claim 1, characterised in that the robot arm (9) is constituted by an articulated robotised arm with variable geometry and spherical coordinates (two concurrent rotations and translation towards the object to be grasped) possessing a machine vision system (8) in its centre.
- Automatic sorting machine according to either of claims 1 and 2, characterised in that the means for processing locating and identifying information (15) comprise a computer equipped with software able to locate the objects, to recognise their visual features, and above all to carry out all these operations on poorly separated objects, that is to say objects that are in contact with one another.
- Automatic sorting machine according to any of claims 1 to 3, characterised in that it has a computer enabling the robotised arm (9 - 10) to be driven via software (16) which processes the information provided by the locating and identifying software (15).
- Automatic sorting machine according to any of claims 1 to 4, characterised in that the complementary detection system (12) comprises a plurality of sensors (12A, 12B) making it possible to automatically identify objects by comparing the information provided by at least one of them with the information provided by the machine vision system (8).
- Automatic sorting machine according to any of claims 1 to 5, characterised in that it comprises at least one sensor (11) making it possible to check that the gripper (10) of the robotised arm (9) grasps the objects correctly.
- Automatic sorting machine according to any of claims 1 to 6, characterised in that the gripper (10) of the robotised arm (9) is constituted by a pneumatic device enabling an object (E) to be grasped by suction and to be ejected by being blown into a receptacle (4) appropriate to the nature of said object.
- Automatic sorting machine according to any of claims 1 to 7, characterised in that the complementary detection system (12) is housed inside the gripper (10) of the robotised arm, thereby enabling the nature of the grasped objects (E) to be known as soon as they come into contact with the operational end (10a) of the gripper (10).
- Automatic sorting machine according to claim 8, characterised in that the complementary detection system (12) loaded inside the gripper (10) comprises: an inductive sensor (12A) for recognising metal objects; a shock sensor or accelerometer (12B) for assessing the hardness of the object; said system further comprising means for shaping the signals output by the sensors (12A, 12B) in order to render them usable by an identification system.
- Automatic sorting machine according to claim 9, characterised in that the inductive sensor (12A) and the shock sensor (12B) are respectively arranged at the front end and in the posterior portion of an axially movable support of elongated shape (19), one means, for example constituted by a spring (21) operating in compression, seeking to constantly push the movable assembly (12A, 12B, 19) towards the operational end (10a) of the gripper (10).
- Automatic sorting machine according to any of claims 1 to 10, characterised in that it comprises means which enable the conveying belt (2) to be displaced either at a constant speed, at a controlled variable speed, or intermittently.
- Automatic sorting machine according to any of claims 1 to 11, characterised in that the conveying belt (2) upon which the objects that are to be sorted (E) are travelling is matched to the operation of the robotised arm, via a servo system known per se.
- Automatic sorting machine according to any of claims 1 to 12, characterised in that it comprises a plurality of robotised sorting stations (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, ...) fitted one after the other on the same sorting belt (2), thereby enabling them to adapt to variable flow rates or to allow each sorting station to be specialised for the identification and removal of the objects belonging to a specific category.
- Automatic sorting machine according to either of claims 1 to 13, characterised in that each sorting station comprises a gantry support (7) straddling the conveying belt (2) constituting the means for transporting the objects (E) to be sorted, and in that the machine vision system (8) and the robotised arm (9) are carried by the horizontal beam (7a) of this gantry support (7).
- Automatic sorting machine according to either of claims 13 and 14, characterised in that it has one or more complementary sensors (12) installed in a way that allows them, by a multiplexing technique, to perform measurements on the entirety of the robotised cells (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f) of said machine.
- Method for automatically sorting various objects such as, for example, household packaging waste, characterised by the following steps:the objects (E) are poured out in bulk onto a conveying belt (2) and said objects are routed as far as at least one robotised sorting station (3) comprising a machine vision system (8), at least one complementary detection system (12) comprising at least one sensor (12A, 12B) and a robotised arm (9);the machine vision system (8) partially locates and identifies the objects;the objects are identified in a complementary manner by one or more sensors (12A, 12B) of the complementary detection system (12);the locating and identifying information provided by the machine vision system (8) and by the sensor or sensors (12A, 12B) of the complementary detection system (12) is analysed by a first information processing system (15);using data transmitted by the first information system (15), a second information processing system (16) drives the robotised arm (9), which grasps a located and identified object and deposits it in a suitable receptacle (4).
- Method for automatic sorting according to claim 16, characterised in that the complementary detection system (12) is accommodated in the gripper (10) of the robotised arm (9) in the form of a movable unit (12A, 12B, 19) arranged so as to come into contact with the objects (E) when they are grasped, such that the sensor or sensors (12A, 12B) of said detection system is or are operational and that the nature of an object (E) is defined as soon as said movable unit comes into contact with said object.
- Method for automatic sorting according to either of claims 16 and 17, characterised in that the identification of a located object partly takes place while the object, which has previously been grasped and identified, is being deposited in the appropriate sorting receptacle (4).
- Method for automatic sorting according to any of claims 16 to 18, characterised in that the automatic identification of the objects is done by comparing the information provided by a plurality of sensors which are brought into action as required, and taken into account in accordance with predefined priorities.
- Method for automatic sorting according to claim 19, characterised by carrying out, via the machine vision system (8) and according to necessity, a preselection of that portion of the objects (E) upon which the measurement by the complementary sensor or sensors (12) must be carried out.
- Method for automatic sorting according to any of claims 16 to 20, characterised in that while sorting is underway the conveying belt (2) travels either at a constant speed or at a controlled variable speed.
- Method for automatic sorting according to any of claims 16 to 20, characterised in that the conveying belt (2) receiving the objects to be sorted is set in motion intermittently, and that the objects are located, identified and grasped during the periods when said belt is at a standstill.
- Method for automatic sorting according to claim 21, characterised in that the travelling speed of the conveying belt (2) is matched to the operation of the robotised arm (9 - 10).
- Method for automatic sorting according to any of claims 16 to 23, characterised in that the located and identified objects (E) are grasped by the robotised arm (9 - 10) using suction, and are then ejected by blowing them into the appropriate receptacles (4).
- Method for automatic sorting according to any of claims 16 to 24, characterised by arranging a plurality of robotised sorting stations (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f) one after the other.
- Method for automatic sorting according to claim 25, characterised in that each robotised sorting station (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f) is programmed to carry out the recognition and sorting of the objects belonging to a specific category of objects.
- Method for automatic sorting according to either of claims 25 and 26, characterised in that the measurements taken on a plurality of robotised cells (3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f) are transmitted, by multiplexing, to one or more complementary sensors (12).
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