FR3148538A1 - Tire chaining by robotic means using three-dimensional vision - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un procédé de chaînage automatique des pneumatiques à partir d’un groupe de pneumatiques dans un arrangement inconnu et pour lesquels un emplacement cible prédéterminé doit être réalisé, le procédé de chaînage mis en œuvre par au moins un processeur comprenant un module de traitement des images qui emploie un algorithme de positionnement pour choisir l’emplacement optimal d’un pneumatique cible à chaîner. L’invention concerne aussi un système de chaînage automatique des pneumatiques comprenant au moins un dispositif de prise (100), un système de détection pour recueillir l'information sur l'environnement physique autour de chaque dispositif de prise (100), et un réseau de communication comprenant au moins un serveur de communication permettant d'exécuter des instructions programmées stockées dans une mémoire d’un ou des processeurs du système de chaînage qui emploie un algorithme de positionnement pour mettre en œuvre le procédé de chaînage divulgué. Figure pour l’abrégé : Fig. 6 The invention relates to a method for automatically chaining tires from a group of tires in an unknown arrangement and for which a predetermined target location is to be achieved, the chaining method implemented by at least one processor comprising an image processing module that uses a positioning algorithm to select the optimal location of a target tire to be chained. The invention also relates to an automatic tire chaining system comprising at least one gripping device (100), a detection system for collecting information on the physical environment around each gripping device (100), and a communication network comprising at least one communication server for executing programmed instructions stored in a memory of one or more processors of the chaining system that uses a positioning algorithm to implement the disclosed chaining method. Figure for abstract: Fig. 6
Description
L’invention concerne un système qui réalise un procédé de chaînage des pneumatiques à partir d’un groupe de pneumatiques dans un arrangement inconnu. Plus particulièrement, l’invention concerne un système automatique apte à chaîner les pneumatiques dans un emplacement cible quelconque, quel que soit les paramètres de l’emplacement cible et les paramètres variables de pneumatiques différents en cours d’arrangement.The invention relates to a system which performs a method of chaining tires from a group of tires in an unknown arrangement. More particularly, the invention relates to an automatic system capable of chaining tires in any target location, regardless of the parameters of the target location and the varying parameters of different tires being arranged.
Dans le domaine de chaînage des pneumatiques, il existe des agencements des pneumatiques qui facilitent leur manutention et assurent leur stockage optimal dans l'espace de stockage disponible. En se référant à la
D’autres types de stockage des pneumatiques sont aussi connus pour réaliser le transport de tels pneumatiques dans les contenants. Dans un mode de réalisation de stockage pneumatique appelé « stockage en roules », les pneumatiques sont rangés côte à côte sur leur bande de roulement le long d’un axe horizontal commun. Dans un mode de réalisation de stockage pneumatique appelé « stockage en piles », les pneumatiques sont empilés côte à côte sur leurs flancs le long d’un axe vertical commun.Other types of tire storage are also known to effect the transportation of such tires in containers. In one embodiment of tire storage called “roll storage,” the tires are stored side by side on their tread along a common horizontal axis. In one embodiment of tire storage called “stack storage,” the tires are stacked side by side on their sidewalls along a common vertical axis.
Il existe des solutions automatisées pour chaîner les pneumatiques dans des contenants en fonction du type de stockage choisi. Ces solutions incorporent le pilotage d’un robot par vision dans le cadre de la saisie de pneumatiques par préhension. Des exemples sont fournis par le brevet US8,244,400 (qui divulgue un dispositif de chaînage automatisé de pneumatiques sur un support qui comporte un dispositif de manipulation avec un ou plusieurs outils de préhension couplés afin de recevoir et déposer les pneumatiques), le brevet US8,538,579 (qui divulgue un système de dépalettisation pour la mise en œuvre d’un procédé de dépalettisation de pneumatiques déposés sur un support, le système étant guidé par un robot avec un outil de préhension), et le brevet US9,440,349 (qui divulgue un chargeur/déchargeur automatique de pneumatiques pour les empiler/dépiler dans une remorque, comprenant un robot industriel capable d’un mouvement articulé sélectif).There are automated solutions for chaining tires in containers depending on the type of storage chosen. These solutions incorporate the piloting of a robot by vision in the context of gripping tires. Examples are provided by patent US8,244,400 (which discloses an automated tire chaining device on a support which comprises a handling device with one or more gripping tools coupled in order to receive and deposit the tires), patent US8,538,579 (which discloses a depalletizing system for implementing a method of depalletizing tires deposited on a support, the system being guided by a robot with a gripping tool), and patent US9,440,349 (which discloses an automatic tire loader/unloader for stacking/unstacking them in a trailer, comprising an industrial robot capable of selective articulated movement).
Les technologies de chaînage font souvent appel à une combinaison de scan laser de la surface supposée contenir les objets à prendre et de connaissance de l’objet recherché (CAO). Le système cherche à superposer les éléments mesurés dans l’espace réel avec les éléments connus de la CAO pour retrouver précisément l’objet et sa configuration spatiale pour ensuite être en mesure de le saisir de la façon concordant avec la conception du préhenseur. Ainsi, la majorité des méthodes répandues dans l’industrie fonctionnent en essayant de contrôler l’environnement. Cela peut se faire d’un point de vue matériel en demandant des installations bien spécifiques pour la tâche, soit en apprenant des références dans l’environnement de travail fixe, voire en essayant de recaler un modèle CAO dans une scène de type nuage de points pour détecter un objet.Chaining technologies often use a combination of laser scanning of the surface supposed to contain the objects to be picked up and knowledge of the object being sought (CAD). The system seeks to superimpose the elements measured in real space with the known elements of the CAD to precisely find the object and its spatial configuration and then be able to grasp it in a way that matches the design of the gripper. Thus, the majority of methods widespread in the industry work by trying to control the environment. This can be done from a hardware point of view by requiring very specific installations for the task, or by learning references in the fixed work environment, or even by trying to recalibrate a CAD model in a point cloud type scene to detect an object.
Une méthode requérant une installation matérielle spécifique, aussi sophistiquée soit elle ne marchera plus en cas de variations significatives dans l’installation. Un recalage de modèle demande que tous les objets du contenant soient identiques (à un facteur d’échelle prêt) et en grande partie visible pour avoir un appariement convenable. Par exemple, le brevet US8,538,579 propose d’utiliser les données CAO des pneumatiques pour réaliser le travail de « densification du stockage ». Ceci requiert soit une palette entièrement homogène de pneumatiques identiques dont on renseigne la dimension une fois puis le système les traite automatiquement, soit une lecture au cas par cas de la référence du pneumatique, l’appel à ses dimensions dans une base de données CAO, le calcul de la position optimale de rangement puis sa manipulation.A method requiring a specific hardware installation, however sophisticated, will no longer work in the event of significant variations in the installation. A model recalibration requires that all objects in the container are identical (within a scale factor) and largely visible in order to have a suitable match. For example, US patent 8,538,579 proposes using CAD data of tires to carry out the work of “storage densification”. This requires either a completely homogeneous pallet of identical tires whose dimensions are entered once and then the system processes them automatically, or a case-by-case reading of the tire reference, the call for its dimensions in a CAD database, the calculation of the optimal storage position and then its manipulation.
En outre, il existe aussi des rangements spécifiques aux pneumatiques dehors la reconnaissance du produit. Par exemple, le brevet EP2062824B1 présente des boites unitaires qui facilitent le transport d'articles cylindriques comme les pneumatiques. Particulièrement, une boîte pliée est divulguée qui permet de manipuler les pneumatiques et de les ranger de façon stable. En conséquence, le rangement des boîtes elles-mêmes introduit une perte de volume importante et un cout élevé.In addition, there are also tire-specific storages outside of product recognition. For example, patent EP2062824B1 discloses unit boxes that facilitate the transportation of cylindrical items such as tires. Particularly, a folded box is disclosed that allows tires to be handled and stored stably. As a result, the storage of the boxes themselves introduces a significant loss of volume and a high cost.
Le remplissage et le vidage de contenants connus pour réaliser le transport des pneumatiques (et particulièrement, des camions) tenant sont les tâches par définition aléatoire : l’ordre des pneumatiques chainés n’est pas connu à l’avance, ni leur dimension ; l’accessibilité est réduite, aussi bien pour la préhension ; et on ne peut voir les pneumatiques qu’en partiel. Maitriser l’environnement n’est donc pas une situation viable.The filling and emptying of containers known to carry out the transport of tires (and particularly, trucks) holding are tasks that are by definition random: the order of the chained tires is not known in advance, nor their size; accessibility is reduced, both for gripping; and the tires can only be seen partially. Controlling the environment is therefore not a viable situation.
Ainsi, l’invention divulguée permet d’établir un lien entre des processus de chaînage et la gestion du chaînage des pneumatiques arrangés dans un groupe de pneumatiques arrangés sans connaissance préalable de leur configuration précise.Thus, the disclosed invention makes it possible to establish a link between chaining processes and the management of the chaining of tires arranged in a group of arranged tires without prior knowledge of their precise configuration.
Résumé de l’invention
L’invention concerne un procédé de chaînage automatique des pneumatiques à partir d’un groupe de pneumatiques dans un arrangement inconnu et destinés pour le chaînage dans un emplacement cible prédéterminé, le procédé de chaînage mis en œuvre par au moins un processeur comprenant un module de traitement des images qui emploie un algorithme de positionnement pour choisir l’emplacement optimal d’un pneumatique cible à chaîner, caractérisé en ce que le procédé de chaînage comprend les étapes suivantes :
- une étape de fourniture d’un système de chaînage ce dont le processeur fait partie, dans lequel le système de chaînage comprend au moins un dispositif de prise qui réalise la prise d’un pneumatique cible du groupe de pneumatiques;
- une étape d’estimation des dimensions d’un emplacement cible dont les pneumatiques du groupe de pneumatiques sont destinés pour le chainage, cette étape comprenant une étape de scan de l’emplacement cible pour déterminer ses paramètres ;
- une étape de création de l’origine d’un repère emplacement-dispositif pendant laquelle le système de chaînage crée un repère pour savoir des coordonnées de positionnement d’un premier pneumatique dans l’emplacement cible;
- une étape d’estimation des dimensions d’un pneumatique cible à chaîner dans l’emplacement cible, pendant laquelle le dispositif identifie le premier pneumatique à prendre dans le groupe de pneumatiques ;
- une étape de positionnement pour chaque pneumatique à chaîner, cette étape comprenant les étapes suivantes :
- une étape de réalisation d’un processus de positionnement de pneumatique qui est réalisée pour chaque pneumatique à chaîner ;
- une étape d’approche du dispositif vers le pneumatique cible identifié ; et
- une étape de prise du pneumatique cible identifié ;
- une étape de scan du pneumatique après son positionnement réalisé pendant l’étape de positionnement ; et
- une dernière étape de mise à jour de la position du pneumatique, pendant laquelle la position réelle du dernier pneumatique positionné, estimé pendant l’étape de scan du pneumatique positionné, comprend le centre 2D du pneumatique positionné et son orientation, ce qui permet de mettre à jour l’algorithme de positionnement la position réelle du dernier pneumatique positionné,
de sorte que la mise à jour permet de contrôler que la position réelle estimée est cohérente avec les limites physiques de l’emplacement cible ; et
de sorte que le chaînage des pneumatiques se réalise lorsque le dispositif de prise lâche le pneumatique. Summary of the invention
The invention relates to a method for automatically chaining tires from a group of tires in an unknown arrangement and intended for chaining in a predetermined target location, the chaining method implemented by at least one processor comprising an image processing module which employs a positioning algorithm to choose the optimal location of a target tire to be chained, characterized in that the chaining method comprises the following steps:
- a step of providing a chaining system of which the processor is a part, in which the chaining system comprises at least one gripping device which performs the gripping of a target tire of the tire group;
- a step of estimating the dimensions of a target location for which the tires of the tire group are intended for chaining, this step comprising a step of scanning the target location to determine its parameters;
- a step of creating the origin of a location-device reference mark during which the chaining system creates a reference mark to know the positioning coordinates of a first tire in the target location;
- a step of estimating the dimensions of a target tire to be chained in the target location, during which the device identifies the first tire to be taken from the group of tires;
- a positioning step for each tire to be chained, this step including the following steps:
- a step of carrying out a tire positioning process which is carried out for each tire to be chained;
- a step of approaching the device towards the identified target tire; and
- a step of taking the identified target tire;
- a tire scanning step after its positioning carried out during the positioning step; and
- a final tire position update step, during which the actual position of the last positioned tire, estimated during the positioned tire scan step, includes the 2D center of the positioned tire and its orientation, which allows the positioning algorithm to update the actual position of the last positioned tire,
so that the update allows to check that the estimated actual position is consistent with the physical limits of the target location; and
so that the tire chaining is achieved when the gripping device releases the tire.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, pendant l’étape de réalisation d’un processus de positionnement pour chaque pneumatique à chaîner :
- le groupe de pneumatiques est modélisé dans un espace bidimensionnel (2D) sous la forme d’un rectangle, dans lequel la largeur et la hauteur du rectangle sont égales à la largeur et la hauteur de l’intérieur de l’emplacement cible ; et
- chaque pneumatique du groupe de pneumatiques est modélisé à l’aide d’un rectangle dont sa largeur et sa hauteur sont égales à la largeur et le diamètre du pneumatique représenté.In certain embodiments of the chaining method of the invention, during the step of carrying out a positioning process for each tire to be chained:
- the tire group is modeled in two-dimensional (2D) space as a rectangle, where the width and height of the rectangle are equal to the width and height of the interior of the target location; and
- each tire in the tire group is modeled using a rectangle whose width and height are equal to the width and diameter of the tire represented.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, l’étape d’estimation des dimensions d’un pneumatique cible à chaîner comprend un processus de l’apprentissage few-shot comprenant les étapes suivantes :
- une étape d’acquisition des données correspondantes aux pneumatiques arrangés, pendant laquelle un système de détection du dispositif de prise capture une image initiale des pneumatiques arrangés de manières aléatoires ;
- une étape d’alimentation d’un réseau neuronal d'extraction et d’un réseau neuronal d'attention, pendant laquelle les deux réseaux neuronaux sont entraînés en prenant une pluralité d'images échantillons obtenue pendant l’étape d’acquisition des données comme données d'entraînement et une pluralité de classements d’objets d'images comme étiquettes de données ;
- une étape de réalisation d’un processus de reconstruction tridimensionnelle (3D) intégralement réalisée sur les bases des données du réseau neuronal d'extraction et du réseau neuronal d’attention, pendant laquelle des coordonnées correspondant à l’emplacement d’un pneumatique cible identifié et son orientation sont reconstruits à partir de ces données, de sorte que cette reconstruction sert à fournir les informations géométriques nécessaires pour générer un point de prise idéal du pneumatique cible identifié;
- une étape d’approche du dispositif de prise vers le pneumatique cible identifié , pendant laquelle le réseau neuronal d’attention envoie au dispositif de prise les coordonnées correspondant à l’emplacement du pneumatique cible identifié et son orientation; et
- une étape de sortie du pneumatique cible identifié de l’arrangement de pneumatiques pour le mettre dans l’emplacement cible.In some embodiments of the chaining method of the invention, the step of estimating the dimensions of a target tire to be chained comprises a few-shot learning process comprising the following steps:
- a step of acquiring data corresponding to the arranged tires, during which a detection system of the gripping device captures an initial image of the tires arranged in random manners;
- a step of feeding an extraction neural network and an attention neural network, during which the two neural networks are trained by taking a plurality of sample images obtained during the data acquisition step as training data and a plurality of image object classifications as data labels;
- a step of carrying out a three-dimensional (3D) reconstruction process carried out entirely on the basis of the data from the extraction neural network and the attention neural network, during which coordinates corresponding to the location of an identified target tire and its orientation are reconstructed from this data, such that this reconstruction serves to provide the geometric information necessary to generate an ideal grip point for the identified target tire;
- a step of approaching the gripping device towards the identified target tire, during which the attention neural network sends to the gripping device the coordinates corresponding to the location of the identified target tire and its orientation; and
- a step of removing the identified target tire from the tire arrangement to place it in the target location.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, l’étape d’alimentation du réseau neuronal d'extraction et du réseau neuronal d'attention comprend les étapes suivantes :
- une étape d’entraînement du réseau neuronal d'extraction pour segmenter une scène vue par le système de détection du système de gestion ; et
- une étape de construction du mécanisme d’attention, pendant laquelle le réseau neuronal d'attention extrait des caractéristiques différenciées parmi différentes catégories dans un modèle de détection de pneumatique cible, de sorte que le modèle est guidé pour localiser des zones clés dans une image segmentée ;
dans lequel l’étape d’entraînement du réseau neuronal d'extraction comprend une étape de segmentation des données basées sur une pluralité de cycles d'un mouvement répétitif du dispositif de prise pendant un ou plusieurs cycles de chaînage.In some embodiments of the chaining method of the invention, the step of feeding the extraction neural network and the attention neural network comprises the following steps:
- a step of training the extraction neural network to segment a scene seen by the detection system of the management system; and
- an attention mechanism construction step, during which the attention neural network extracts differentiated features among different categories in a target tire detection model, so that the model is guided to locate key areas in a segmented image;
wherein the step of training the extraction neural network comprises a step of segmenting the data based on a plurality of cycles of a repetitive movement of the gripping device during one or more chaining cycles.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, pendant l’étape de réalisation du processus de reconstruction 3D, l’orientation, les dimensions et la localisation du pneumatique cible identifié sont reconstruits à partir des données du réseau neuronal d'extraction et du réseau neuronal d’attention.In some embodiments of the chaining method of the invention, during the step of performing the 3D reconstruction process, the orientation, dimensions and location of the identified target tire are reconstructed from the data of the extraction neural network and the attention neural network.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention :
- l’étape d’acquisition des données du processus d’apprentissage few-shot comprend une étape de construction d’un nuage de points à partir des images RGB-D ; et
- l’étape d’approche du dispositif de prise comprend une étape de prise du pneumatique cible identifié au point de prise idéal calculé pendant l’étape de réalisation du processus de reconstruction 3D.In certain embodiments of the chaining method of the invention:
- the data acquisition step of the few-shot learning process includes a step of constructing a point cloud from the RGB-D images; and
- the step of approaching the gripping device includes a step of gripping the target tire identified at the ideal gripping point calculated during the step of carrying out the 3D reconstruction process.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, le processus de positionnement de pneumatique comprend les étapes suivantes :
- une étape de positionnement du premier pneumatique qui est prenable du groupe de pneumatiques dont ce premier pneumatique est positionné à plat à une place correspondante au choix du repère emplacement-dispositif crée pendant l’étape de création de l’origine du repère ; et
- une étape de rangement des pneumatiques à partir du deuxième pneumatique, pendant laquelle l’algorithme de positionnement utilise une notion de rangée qui est une suite de pneumatiques positionnée dans la même direction, et dans laquelle chaque type de rangée est associé à un ensemble d’orientation à tester pour le pneumatique à positionner.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, pendant l’étape de rangement des pneumatiques, l’algorithme de positionnement applique les étapes suivantes pour sélectionner les positions candidates du pneumatique :
- une étape de calcul d’abord de toutes les positions qui mettent en contact le pneumatique concerné avec les limites de l’emplacement cible ;
- une étape de calcul ensuite de toutes les positions qui mettent en contact le pneumatique avec les autres pneumatiques déjà chaînés ;
- une étape de conservation, parmi toutes les positions calculées pendant l’étape précédente, des positions permettant au pneumatique d’avoir au moins deux points de contact avec les limites du groupe de pneumatiques ou avec les autres pneumatiques ; et
- une dernière étape de conservation des positions permettant de compléter la rangée courante qui représente la seule position permettant de compléter la rangée en cours.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, l’étape de rangement des pneumatiques comprend en outre :
- une étape de calcul d’un critère de stabilité et de chaînage permettant de savoir si la position du pneumatique est stable sur chaque position retenue à la fin de sélection des positions candidates du pneumatique ; et
- une étape de conversion pendant laquelle le centre 2D du pneumatique issu d’algorithme de positionnement est converti vers le centre 3D du pneumatique dans l’emplacement cible ;
de sorte que l’algorithme de positionnement indique le centre du pneumatique dans le plan arrière du groupe de pneumatiques ainsi que son orientation pour positionner le pneumatique dans l’emplacement cible de manière d’obtenir le centre 3D du pneumatique et de le coupler avec l’orientation.In some embodiments of the chaining method of the invention, the tire positioning process comprises the following steps:
- a step of positioning the first tire which can be taken from the group of tires of which this first tire is positioned flat at a place corresponding to the choice of the location-device reference mark created during the step of creating the origin of the reference mark; and
- a step of arranging the tires starting from the second tire, during which the positioning algorithm uses a notion of row which is a sequence of tires positioned in the same direction, and in which each type of row is associated with a set of orientations to be tested for the tire to be positioned.
In some embodiments of the chaining method of the invention, during the tire storage step, the positioning algorithm applies the following steps to select the candidate tire positions:
- a step of first calculating all the positions which bring the tire concerned into contact with the limits of the target location;
- a step of then calculating all the positions which put the tire in contact with the other tires already chained;
- a step of conservation, among all the positions calculated during the previous step, of the positions allowing the tire to have at least two points of contact with the limits of the tire group or with the other tires; and
- a final step of preserving the positions allowing the current row to be completed which represents the only position allowing the current row to be completed.
In certain embodiments of the chaining method of the invention, the step of storing the tires further comprises:
- a step of calculating a stability and chaining criterion making it possible to know whether the position of the tire is stable in each position retained at the end of the selection of the candidate positions of the tire; and
- a conversion step during which the 2D center of the tire from the positioning algorithm is converted to the 3D center of the tire in the target location;
so that the positioning algorithm indicates the center of the tire in the rear plane of the tire group as well as its orientation to position the tire in the target location so as to obtain the 3D center of the tire and couple it with the orientation.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, pendant l’étape de calcul d’un critère de stabilité et de chaînage :
- la stabilité de la position du nouveau pneumatique dépend de la verticale partant de son centre de gravité et de la zone d’appui du nouveau pneumatique; et
- le critère de chaînage s’appuie sur une distance signée horizontale entre le centre du dernier pneumatique posé et l’extrémité du nouveau pneumatique.In certain embodiments of the chaining method of the invention, during the step of calculating a stability and chaining criterion:
- the stability of the position of the new tire depends on the vertical starting from its center of gravity and the support zone of the new tire; and
- the chaining criterion is based on a signed horizontal distance between the center of the last tire installed and the end of the new tire.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, pendant l’étape de scan du pneumatique réalisé pendant l’étape de positionnement :
- le système de chaînage scan une zone dans laquelle le dernier pneumatique a été positionné ; et
- un mécanisme d’attention est ensuite utilisé pour détecter le dernier pneumatique positionné.In certain embodiments of the chaining method of the invention, during the tire scanning step carried out during the positioning step:
- the chaining system scans an area in which the last tire was positioned; and
- an attention mechanism is then used to detect the last positioned tire.
L’invention concerne aussi un système de chaînage automatique des pneumatiques à partir d’un groupe de pneumatiques dans un arrangement inconnu et pour lesquels un emplacement cible prédéterminé doit être réalisé, caractérisé en ce que le système de chaînage comprend :
- au moins un dispositif de prise comprenant un robot ayant un périphérique de préhension soutenu par un bras allongé pivotant et s’étendant du bras allongé jusqu’à une extrémité libre où un préhenseur est disposé le long d’un axe longitudinal commun ;
un système de détection pour recueillir l'information sur l'environnement physique autour de chaque dispositif de prise, le système de détection comprenant un ou des capteurs configurés pour effectuer une détection d'images bidimensionnelles (2D) et/ou tridimensionnelles (3D) ; et
- un réseau de communication qui gère les données entrantes au système de chaînage à partir d’au moins un dispositif de prise, le réseau de communication comprenant au moins un serveur de communication permettant d'exécuter des instructions programmées stockées dans une mémoire d’un ou des processeurs du système de chaînage qui emploie un algorithme de positionnement pour mettre en œuvre le procédé de chaînage divulgué;
de sorte que chaque dispositif de nettoyage est configuré sur un ou plusieurs paramètres d’au moins un pneumatique identifié calculés par un module de traitement d'images incorporé dans la mémoire du processeur pour mettre le dispositif de nettoyage en mouvement pour que le périphérique de préhension puisse réaliser la prise d’un pneumatique cible pendant le procédé de chaînage réalisé par le système de chaînage.The invention also relates to a system for automatic chaining of tires from a group of tires in an unknown arrangement and for which a predetermined target location is to be achieved, characterized in that the chaining system comprises:
- at least one gripping device comprising a robot having a gripping device supported by a pivotable elongated arm and extending from the elongated arm to a free end where a gripper is arranged along a common longitudinal axis;
a detection system for collecting information about the physical environment around each gripping device, the detection system comprising one or more sensors configured to perform two-dimensional (2D) and/or three-dimensional (3D) image detection; and
- a communication network that manages incoming data to the chaining system from at least one socket device, the communication network comprising at least one communication server for executing programmed instructions stored in a memory of one or more processors of the chaining system that employs a positioning algorithm to implement the disclosed chaining method;
such that each cleaning device is configured on one or more parameters of at least one identified tire calculated by an image processing module incorporated in the memory of the processor to set the cleaning device in motion so that the gripping device can carry out the gripping of a target tire during the chaining process carried out by the chaining system.
Dans certains modes de réalisation du système de chaînage de l’invention, le système de détection comprend au moins une caméra du type RGB-D fixée à au moins un parmi le périphérique de préhension, le bras allongé et le préhenseur du dispositif de nettoyage.In some embodiments of the chaining system of the invention, the detection system comprises at least one RGB-D type camera attached to at least one of the gripping device, the elongated arm and the gripper of the cleaning device.
Dans certains modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, l’emplacement cible prédéterminé comprend au moins un emplacement choisi parmi un ou des contenants, un ou des camions, une ou des remorques, un ou des entrepôts, un ou des centres de distribution, un ou des convoyeurs, une ou des palettes et un ou des moyens de stockage.In some embodiments of the chaining method of the invention, the predetermined target location comprises at least one location selected from one or more containers, one or more trucks, one or more trailers, one or more warehouses, one or more distribution centers, one or more conveyors, one or more pallets and one or more storage means.
D’autres aspects de l’invention vont devenir évidents grâce à la description détaillée suivante.Other aspects of the invention will become apparent from the following detailed description.
La nature et les divers avantages de l’invention vont devenir plus évidents à la lecture de la description détaillée qui suit, conjointement avec les dessins annexés, sur lesquels les mêmes numéros de référence désignent partout des parties identiques, et dans lesquels :
En considérant le type de stockage de pneumatiques qui utilise mieux l'espace de stockage disponible, il faut considérer la géométrie des pneumatiques étant transportés. Les Figures 2 et 3 représentent des schématiques d’un pneumatique P qui comprend, de façon classique, deux bourrelets circonférentiels destinés à permettre l'accrochage du pneumatique sur une jante. Chaque bourrelet comprend une tringle annulaire de renfort. La constitution d’un pneumatique est typiquement décrite par une représentation de ses constituants dans un plan méridien, c'est-à-dire un plan contenant l'axe de rotation du pneumatique. Les directions radiale, axiale et circonférentielle désignent respectivement les directions perpendiculaires à l'axe de rotation du pneumatique, parallèle à l'axe de rotation du pneumatique, et perpendiculaire à tout plan méridien. Les expressions « radialement », « axialement » et « circonférentiellement » signifient respectivement « selon une direction radiale », « selon la direction axiale » et « selon une direction circonférentielle » du pneumatique. Les expressions « radialement intérieur » et « respectivement radialement extérieur » signifient « plus proche, respectivement plus éloigné, de l'axe de rotation du pneumatique, selon une direction radiale.In considering the type of tire storage that best utilizes the available storage space, the geometry of the tires being transported must be considered. Figures 2 and 3 show schematics of a tire P that typically includes two circumferential beads intended to allow the tire to be attached to a rim. Each bead includes an annular reinforcing bead. The constitution of a tire is typically described by a representation of its constituents in a meridian plane, i.e. a plane containing the axis of rotation of the tire. The radial, axial and circumferential directions respectively designate the directions perpendicular to the axis of rotation of the tire, parallel to the axis of rotation of the tire, and perpendicular to any meridian plane. The expressions "radially", "axially" and "circumferentially" respectively mean "in a radial direction", "in the axial direction" and "in a circumferential direction" of the tire. The expressions "radially inner" and "radially outer" respectively mean "closer, respectively further, from the axis of rotation of the tire, in a radial direction.
En se référant à la
En se référant à la
En se référant maintenant aux Figures 4 à 5, sur lesquelles les mêmes numéros identifient des éléments identiques, les figures 4 et 5 représentent un mode de réalisation d’un dispositif de prise (ou « dispositif ») 100 qui réalise la prise d’un pneumatique cible d’un arrangement inconnu de pneumatiques et pour lequel un emplacement cible doit être réalisé pendant un cycle de chaînage de l’invention. Le dispositif 100 fait partie d’un système de chaînage de pneumatique (ou « système de chaînage » ou « système ») de l’invention.Referring now to Figures 4-5, in which like numerals identify like elements, Figures 4 and 5 show one embodiment of a gripping device (or “device”) 100 that performs gripping of a target tire of an unknown arrangement of tires and for which a target location is to be achieved during a chaining cycle of the invention. The device 100 is part of a tire chaining system (or “chaining system” or “system”) of the invention.
Il est entendu que le terme « chaînage » comprend les fonctions de stockage et de déstockage de pneumatiques arrangés (ou « chaînés ») ainsi que l’arrangement cible (y compris le chargement et le déchargement) des pneumatiques. Il est entendu que le terme "pneumatique cible" (dans le singulier ou le pluriel) est utilisé ici pour faire référence à un pneumatique qui est présent dans l'environnement physique du dispositif 100 et qui est identifié pour le positionnement pendant un cycle de chaînage. Il est entendu que le terme « emplacement cible » (au singulier ou le pluriel) comprend un espace dédié où les pneumatiques seront arrangés (par exemple, une remorque, un tapis, un convoyeur, une caisse, une crémaillère, etc.). Le terme « arrangement cible » (au singulier ou au pluriel) comprend un agencement souhaité pour les pneumatiques arrangés dans un emplacement cible (par exemple, d’une manière « rick-rack » ou « chaîné »), « stockage en roules », ou « stockage en piles »).It is understood that the term “chaining” includes the functions of storing and retrieving arranged (or “chained”) tires as well as the target arrangement (including loading and unloading) of the tires. It is understood that the term “target tire” (in the singular or plural) is used herein to refer to a tire that is present in the physical environment of the device 100 and that is identified for positioning during a chaining cycle. It is understood that the term “target location” (in the singular or plural) includes a dedicated space where the tires will be arranged (e.g., a trailer, a belt, a conveyor, a crate, a rack, etc.). The term “target arrangement” (in the singular or plural) includes a desired arrangement for the tires arranged in a target location (e.g., in a “rick-rack” or “chained” manner, “roll storage,” or “stack storage”).
Le système de l’invention réalise un procédé de chaînage de mouvement du dispositif 100 (ou « procédé de chaînage») qui incorpore une combinaison de techniques de vision pour reconstruire correctement et rapidement la scène observée à partir de nuages de points dispersés tridimensionnels (ou « 3D »), issus d’une vue parcellaire des pneumatiques cibles.The system of the invention performs a motion chaining method of the device 100 (or “chaining method”) which incorporates a combination of vision techniques to correctly and quickly reconstruct the observed scene from scattered three-dimensional (or “3D”) point clouds, resulting from a fragmented view of the target tires.
Le dispositif 100 est utilisable dans les espaces où des pneumatiques sont arrangés de manière inconnue et dans les espaces où leur arrangement cible doit être réalisé. A titre d’exemple, le dispositif 100 peut être utilisé par rapport à une caisse 200 ayant des pneumatiques P200arrangés dedans. Le dispositif 100 peut prendre les pneumatiques P200arrangés dans la caisse 200 pour les chaîner dans un ou des emplacements cibles (par exemple, dans un une remorque 300 comme représenté dans la
Le dispositif 100 réalise donc un arrangement cible de pneumatiques dans un emplacement cible prédéterminé. Il est entendu que le dispositif 100 peut fonctionner dans plusieurs environnements physiques sans connaissance de leurs paramètres en avance (par exemple, un arrangement initial ou ciblé des pneumatiques dans un camion, dans un entrepôt, dans un centre de distribution, sur un convoyeur, sur une palette ou par rapport à d’autres moyens de stockage et/ou de transport connus).The device 100 thus performs a target arrangement of tires in a predetermined target location. It is understood that the device 100 can operate in several physical environments without knowledge of their parameters in advance (for example, an initial or targeted arrangement of tires in a truck, in a warehouse, in a distribution center, on a conveyor, on a pallet or in relation to other known storage and/or transport means).
En se référant encore aux Figures 4 et 5, dans un mode de réalisation du dispositif 100, le dispositif de prise comprend un robot du type divulgué par la publication WO2022/135968 de la Demanderesse. Le robot a un périphérique de préhension 104 soutenu par un bras allongé 106 pivotant. Le périphérique de préhension 104 s’étend du bras allongé 106 jusqu’à une extrémité libre 104a où un préhenseur 108 est disposé le long d’un axe longitudinal commun. Le robot est mis en mouvement pour que le préhenseur 108 puisse réaliser la prise d’un pneumatique cible par le dispositif 100 pendant un procédé de chaînage réalisé par le système de l’invention (comme décrit ci-dessous).Referring further to Figures 4 and 5, in one embodiment of the device 100, the gripping device comprises a robot of the type disclosed by the Applicant's publication WO2022/135968. The robot has a gripping device 104 supported by a pivotable elongated arm 106. The gripping device 104 extends from the elongated arm 106 to a free end 104a where a gripper 108 is disposed along a common longitudinal axis. The robot is set in motion so that the gripper 108 can perform the gripping of a target tire by the device 100 during a chaining process performed by the system of the invention (as described below).
Il est entendu que la configuration précise du dispositif 100 représentée dans les Figures 4 et 5 est donnée à titre d’exemple. Par exemple, le dispositif 100 pourrait être fourni avec plusieurs types de préhenseurs en fonction des caractéristiques d’un groupe de pneumatiques destinés à être chaînés. Dans un autre exemple, le dispositif 100 peut comprendre un robot fixe installé à une installation de chaînage, fixé, par exemple, à un support par rapport auquel le robot s’étend. Dans ce cas, il est entendu que le robot peut être fixé à un plafond, à un mur, à un sol ou à n’importe quel support qui permet la réalisation du procédé de chaînage de l’invention. Il est entendu que le dispositif 100 peut comprendre au moins un robot itinérant. Par « itinérant », il est entendu que le dispositif de prise peut être mis en mouvement soit par des moyens de mouvement intégrés (par exemple, un ou des moteurs intégrés) soit par des moyens de mouvement non-intégrés (par exemple, un ou des moyens mobiles y compris les moyens mobiles autonomes). Il est entendu que le dispositif de prise peut être un robot industriel classique ou un robot collaboratif voire un robot delta ou à câble.It is understood that the precise configuration of the device 100 shown in Figures 4 and 5 is given by way of example. For example, the device 100 could be provided with several types of grippers depending on the characteristics of a group of tires intended to be chained. In another example, the device 100 may comprise a fixed robot installed at a chaining installation, fixed, for example, to a support relative to which the robot extends. In this case, it is understood that the robot can be fixed to a ceiling, a wall, a floor or any support which allows the chaining method of the invention to be carried out. It is understood that the device 100 may comprise at least one roving robot. By “roving”, it is understood that the gripping device can be set in motion either by integrated movement means (for example, one or more integrated motors) or by non-integrated movement means (for example, one or more mobile means including autonomous mobile means). It is understood that the gripping device can be a classic industrial robot or a collaborative robot or even a delta or cable robot.
Le dispositif 100 comprend aussi un système de détection (non représenté) pour recueillir l'information sur l'environnement physique autour du dispositif. Le système de détection comprend un ou des capteurs (y compris une ou des caméras) configurés pour effectuer une détection d'images bidimensionnelles (2D) et/ou tridimensionnelles (3D), une détection de profondeur en 3D, et/ou d'autres types de détection de l’environnement physique autour du dispositif de prise (il est entendu que les termes « capteur » et « caméra » sont utilisés de manière interchangeable). Dans les modes de réalisation du dispositif 100 du type représenté dans les Figures 4 et 5, le ou les capteurs du système de détection sont fixés à au moins un parmi le périphérique de préhension 104, le bras allongé 106 et le préhenseur 108 du robot. Dans des modes de réalisation du système de l’invention, ces capteurs pourraient faire partie d’un système de détection global qui emploie ces capteurs ensemble avec un ou des capteurs positionnés dans l’environnement physique dans lequel le dispositif 100 fonctionne (par exemple, une ou des caméras 400)(voir la
Dans un mode de réalisation du dispositif 100, le système de détection comprend au moins une caméra qui fournit des images 3D représentées en un ensemble de points 3D avec des coordonnées X, Y, Z, et des valeurs de couleur rouge, vert, bleue (le format « RGB » ou « RGB-D »)(appelé « une caméra du type RGB-D »). Dans ce mode de réalisation, une caméra du type RGB-D est fixée à au moins un parmi le périphérique de préhension 104, le bras allongé 106 et le préhenseur 108 du dispositif 100. Deux ou plusieurs caméras RGB-D peuvent être orientées de manière à obtenir un chevauchement prédéterminé entre les champs de vision des caméras. Comme utilisé ici, le terme « caméra » inclut une ou plusieurs caméras.In one embodiment of the device 100, the sensing system includes at least one camera that provides 3D images represented as a set of 3D points with X, Y, Z coordinates, and red, green, blue color values (the "RGB" or "RGB-D" format) (referred to as an "RGB-D camera"). In this embodiment, an RGB-D camera is attached to at least one of the gripping device 104, the elongated arm 106, and the gripper 108 of the device 100. Two or more RGB-D cameras may be oriented to provide a predetermined overlap between the cameras' fields of view. As used herein, the term "camera" includes one or more cameras.
Les caméras RGB-D fournissent généralement des informations sur la profondeur en utilisant des cartes de profondeur, étant des images où chaque pixel contient la distance entre la caméra et le point correspondant dans l'espace. Par rapport aux méthodes de mesure traditionnelles telles que la mesure manuelle et d'autres mesures basées sur des dispositifs électroniques, les données de nuages de points 3D provenant des caméras du type RGB-D ont un taux de mesure beaucoup plus élevé. En utilisant une structure plus éparse, un nuage de points peut être construit à partir des images RGB-D en calculant le monde réel (par exemple, les coordonnées X, Y, Z) avec les données intrinsèques d’une caméra de numérisation. Ainsi, l’information sur l'environnement physique autour du dispositif 100 est obtenue des données de nuages de points 3D obtenues à partir de technologies de détection qui sont capables de capturer les géométries de surface 3D des pneumatiques cibles de manière précise et efficace.RGB-D cameras typically provide depth information using depth maps, being images where each pixel contains the distance between the camera and the corresponding point in space. Compared with traditional measurement methods such as manual measurement and other measurements based on electronic devices, 3D point cloud data from RGB-D type cameras have a much higher measurement rate. By using a sparser structure, a point cloud can be constructed from the RGB-D images by calculating the real world (e.g., X, Y, Z coordinates) with the intrinsic data of a scanning camera. Thus, information about the physical environment around the device 100 is obtained from the 3D point cloud data obtained from sensing technologies that are capable of capturing the 3D surface geometries of the target tires accurately and efficiently.
Le terme « nuage de point » (ou « point cloud » en anglais) (dans le singulier ou le pluriel) est utilisé ici pour faire référence à une ou des collections de points de données dans l'espace. Une ou des caméras (ou un ou des appareils équivalents) recueillent des données tridimensionnelles (3D) et détectent les surfaces des objets (par exemple, des pneumatiques arrangés) grâce à une série de coordonnées. Le stockage des informations sous la forme d'une collection de coordonnées spatiales peut permettre d'économiser de l'espace, car de nombreux objets ne remplissent pas une grande partie de l'environnement. Même si l'information n'est pas visuelle, l'interprétation des données comme un nuage de points aide à comprendre la relation entre plusieurs variables par moyen de la classification et la segmentation.The term "point cloud" (singular or plural) is used herein to refer to a collection or collections of data points in space. A camera or cameras (or equivalent device or devices) collect three-dimensional (3D) data and detect the surfaces of objects (e.g., arranged tires) using a series of coordinates. Storing the information as a collection of spatial coordinates can save space, since many objects do not fill a large portion of the environment. Even if the information is not visual, interpreting the data as a point cloud helps to understand the relationship between multiple variables through classification and segmentation.
Il est entendu qu’une ou des caméras peuvent inclure un ou des modes de programmation, y compris par apprentissage, pour alimenter, modifier et entraîner au moins un réseau neuronal. Bien que les incarnations soient décrites ici en ce qui concerne l'utilisation d’un ou des réseaux neuronaux (par exemple, des réseaux neuronaux convolutifs, ou « convolutional neural network » en anglais or « CNN ») comme modèle d'apprentissage machine, d'autres types de modèles d'apprentissage machine peuvent être utilisés. Ceux-ci incluent, sans limitation, les modèles utilisant la régression linéaire, la régression logistique, les arbres de décision, les machines à vecteurs de support, les Bayes naïfs, le voisin le plus proche (knn), K signifie regroupement, forêt aléatoire, les algorithmes de réduction de la dimensionnalité, les algorithmes à gradient, les réseaux de neurones (par exemple, les auto-encodeurs, les CNN, les RNN, les perceptrons, la mémoire logarithmique à court terme (LSTM), Hopfield, Boltzmann, la croyance profonde, la déconvolution, la confrontation générative (GAN), etc.) et leurs compléments et équivalents. Le ou les CNNs peuvent être formés avec des données de vérité de terrain (ou « ground truth » en anglais) qui sont générées en utilisant des données de capteurs représentatives du mouvement du dispositif 100, y compris le positionnement du préhenseur 108.It is understood that one or more cameras may include one or more programming modes, including by learning, to feed, modify, and train at least one neural network. Although the embodiments are described herein with respect to the use of one or more neural networks (e.g., convolutional neural networks or “CNNs”) as a machine learning model, other types of machine learning models may be used. These include, but are not limited to, models using linear regression, logistic regression, decision trees, support vector machines, naive Bayes, nearest neighbor (knn), K is clustering, random forest, dimensionality reduction algorithms, gradient-based algorithms, neural networks (e.g., autoencoders, CNNs, RNNs, perceptrons, logarithmic short-term memory (LSTM), Hopfield, Boltzmann, deep belief, deconvolution, generative adversarial (GAN), etc.) and their complements and equivalents. The CNN(s) may be trained with ground truth data that is generated using sensor data representative of the motion of the device 100, including the positioning of the gripper 108.
Le système de détection du dispositif 100 détecte la présence d’un groupe de pneumatiques dans le champ de vision du système de détection (par exemple, le champ de vision d’une caméra du dispositif 100), ce qui le déclenche pour capturer l'image d’un pneumatique cible (voir, par exemple, le pneumatique cible P200*représenté dans la
Le système de détection peut déterminer l’information sur l'environnement physique qui peut être utilisée par un système de contrôle (qui comprend, par exemple, un logiciel de planification des mouvements du dispositif 100). Le système de contrôle pourrait se trouver sur le dispositif 100 ou il pourrait être en communication à distance avec le dispositif. Dans des modes de réalisation du dispositif, un ou plusieurs capteurs 2D ou 3D montés sur le dispositif 100 (y compris, sans limitation, des capteurs de navigation) peuvent être intégrés pour constituer un modèle numérique de l'environnement physique (y compris, où applicable, le ou les côtés, le sol et le plafond). En utilisant les données obtenues, le système de contrôle peut provoquer le mouvement du dispositif 100 pour le naviguer entre les positions de prise des pneumatiques cibles.The sensing system may determine information about the physical environment that can be used by a control system (which includes, for example, software for planning movements of the device 100). The control system could be located on the device 100 or it could be in remote communication with the device. In embodiments of the device, one or more 2D or 3D sensors mounted on the device 100 (including, without limitation, navigation sensors) may be integrated to provide a digital model of the physical environment (including, where applicable, the side(s), floor, and ceiling). Using the obtained data, the control system may cause the device 100 to move to navigate between the target tire engagement positions.
Pour bien gérer la manipulation du dispositif 100 qui assure la prise sécurisée du pneumatique cible (par exemple, la manipulation du robot et le positionnement du préhenseur 108 comme représenté dans les Figures 4 et 5), il faut détecter l’arrangement des pneumatiques arrangé dans le groupe de pneumatiques et identifier le pneumatique cible idéal pour la prise. Ainsi, les données de détection font référence à une pluralité d'enregistrements représentatifs des emplacements d'au moins un pneumatique ou une partie d’un pneumatique suivi dans le temps. Par exemple, les données de détection peuvent inclure une ou plusieurs positions parmi des enregistrements des positions d'un point de référence sur une partie du pneumatique (par exemple, le flanc) au fil du temps ou à des intervalles de temps définis ; des données de capteur prises au fil du temps ; un flux vidéo qui a été traité en utilisant une technique de vision par ordinateur ; et/ou des données indiquant l'état de fonctionnement du dispositif 100 au fil du temps. Dans certains cas, les données de détection peuvent comprendre des données représentatives d'un ou des mouvements continus du dispositif de prise avant qu’il s’arrête pour prendre une ou des images des pneumatiques arrangés. Le système de détection du dispositif 100 est donc configuré pour générer les données de mouvement du dispositif.To properly manage the manipulation of the device 100 that provides for the secure gripping of the target tire (e.g., the manipulation of the robot and the positioning of the gripper 108 as shown in Figures 4 and 5), it is necessary to detect the arrangement of the tires arranged in the tire group and identify the ideal target tire for gripping. Thus, the detection data refers to a plurality of records representative of the locations of at least one tire or a portion of a tire tracked over time. For example, the detection data may include one or more of records of the positions of a reference point on a portion of the tire (e.g., the sidewall) over time or at defined time intervals; sensor data taken over time; a video stream that has been processed using a computer vision technique; and/or data indicative of the operating status of the device 100 over time. In some cases, the sensing data may include data representative of one or more continuous movements of the gripping device before it stops to take one or more images of the arranged tires. The sensing system of the device 100 is thus configured to generate the device motion data.
Dans des modes de réalisation de l’invention, le système de détection du dispositif 100 peut comprendre aussi un dispositif de capture de mouvement choisi parmi des capteurs infrarouges, des capteurs ultrasoniques, des accéléromètres, des gyroscopes, des capteurs de pression, et/ou d’autres dispositifs équivalents. A titre d’exemple, un dispositif de capture de mouvement du system de l’invention peut comprendre un ou une paire de gants numériques pour effectuer des mouvements de gestion du dispositif 100 à distance. Dans ces modes de réalisation, le système (et particulièrement le dispositif 100) apprend les mouvements qui réalisent l’arrangement cible des pneumatiques sans intervention d’un opérateur lors un ou des processus de positionnement ultérieurs faisant partie du procédé de chaînage.In embodiments of the invention, the detection system of the device 100 may also include a motion capture device selected from infrared sensors, ultrasonic sensors, accelerometers, gyroscopes, pressure sensors, and/or other equivalent devices. For example, a motion capture device of the system of the invention may include one or a pair of digital gloves for performing management movements of the device 100 remotely. In these embodiments, the system (and particularly the device 100) learns the movements that achieve the target arrangement of the tires without operator intervention during one or more subsequent positioning processes forming part of the chaining method.
Pour mettre en œuvre le procédé de l’invention par moyen d’ordinateur, le système de chaînage de l’invention comprend un réseau de communication (ou « réseau ») qui gère les données entrantes au système des sources variées (par exemple, à partir d’au moins un dispositif 100 et son système de détection associé). Le réseau de communication incorpore un ou des serveurs de communication (ou « serveurs ») comprenant chacun un ou des processeurs connectés de manière opérationnelle à une mémoire. La mémoire est configurée pour stocker une application d'analyse des données représentatives des pneumatiques imagés. Le ou les processeurs comprennent un module d’exécution d’application d’analyse qui réalise le traitement des images (ou « module de traitement des images »), dont le ou les processeurs sont capables d'exécuter des instructions programmées stockées dans la mémoire pour réaliser les étapes du procédé de chaînage (comme décrites ci-dessous).To implement the method of the invention by computer means, the chaining system of the invention comprises a communication network (or "network") which manages the data incoming to the system from various sources (for example, from at least one device 100 and its associated detection system). The communication network incorporates one or more communication servers (or "servers") each comprising one or more processors operatively connected to a memory. The memory is configured to store an application for analyzing data representative of the imaged tires. The one or more processors comprise an analysis application execution module which performs the processing of the images (or "image processing module"), the one or more processors of which are capable of executing programmed instructions stored in the memory to perform the steps of the chaining method (as described below).
En considérant le dispositif 100, son positionnement initial (et, dans les cas qui s’appliquent, l’orientation initiale du préhenseur 108) est déterminé des données obtenues via l’acquisition des images du système de chaînage et de l’environnement physique dans lequel le système de chaînage fonctionne. Un module d’exécution d’application d’analyse du processeur emploie un algorithme de repositionnement automatique et adaptatif pour trouver une position de départ idéale du dispositif 100, permettant donc d'exécuter des instructions programmées stockées dans la mémoire pour réaliser la prise d’un premier pneumatique cible identifié à positionner dans un emplacement cible prédéterminé (par exemple, une remorque 300). L’algorithme de repositionnement permet l’amélioration continue sur l’ensemble des prises des pneumatiques, assurant que le système de chaînage (et particulièrement le dispositif 100) s’améliore de l’expérience qu’il acquiert, notamment sur le choix des pneumatiques à sortir à partir du premier pneumatique identifié pour le chaînage.Considering the device 100, its initial positioning (and, in applicable cases, the initial orientation of the gripper 108) is determined from data obtained via the acquisition of images of the chaining system and the physical environment in which the chaining system operates. An analysis application execution module of the processor employs an automatic and adaptive repositioning algorithm to find an ideal starting position of the device 100, thus making it possible to execute programmed instructions stored in the memory to perform the gripping of a first identified target tire to be positioned in a predetermined target location (for example, a trailer 300). The repositioning algorithm allows for continuous improvement on all tire grips, ensuring that the chaining system (and particularly the device 100) improves from the experience it acquires, in particular on the choice of tires to be released from the first tire identified for chaining.
Le terme « processeur » (ou, alternativement, le terme "circuit logique programmable") désigne un ou plusieurs dispositifs capables de traiter et d'analyser des données et comprenant un ou plusieurs logiciels pour leur traitement (par exemple, un ou plusieurs circuits intégrés connus par l’homme de métier comme étant inclus dans un ordinateur, un ou plusieurs contrôleurs, un ou plusieurs microcontrôleurs, un ou plusieurs micro-ordinateurs, un ou plusieurs automates programmables (ou « PLC »), un ou plusieurs circuits intégrés spécifiques à une application, un ou plusieurs réseaux de neurones, et/ou un ou plusieurs autres circuits programmables équivalents connus). Le processeur comprend un ou des logiciels pour le traitement des données capturées par le système de détection du dispositif 100 (et les données correspondantes obtenues) ainsi qu'un ou des logiciels pour l'identification et la localisation des variances et l’identification de leurs sources pour les corriger.The term "processor" (or, alternatively, the term "programmable logic circuit") refers to one or more devices capable of processing and analyzing data and comprising one or more software programs for their processing (e.g., one or more integrated circuits known to those skilled in the art as being included in a computer, one or more controllers, one or more microcontrollers, one or more microcomputers, one or more programmable logic controllers (or "PLCs"), one or more application-specific integrated circuits, one or more neural networks, and/or one or more other known equivalent programmable circuits). The processor comprises one or more software programs for processing the data captured by the detection system of the device 100 (and the corresponding data obtained) as well as one or more software programs for identifying and locating variances and identifying their sources in order to correct them.
Dans le système de l’invention, la mémoire peut comprendre à la fois des dispositifs de mémoire volatiles et non volatiles. La mémoire non volatile peut comprendre des mémoires à l'état solide, telles que la mémoire flash NAND, la mémoire « vive » (ou « keep-alive memory » ou « KAM ») pour sauvegarder des variables diverses de fonctionnement pendant que le processeur est hors tension, des supports de stockage magnétiques et optiques, ou tout autre dispositif de stockage de données approprié qui conserve les données lorsque le dispositif 100 est désactivé ou perd son alimentation électrique. La mémoire volatile peut comprendre une mémoire statique et dynamique RAM qui stocke des instructions de programme et des données, y compris une application d'apprentissage.In the system of the invention, the memory may include both volatile and non-volatile memory devices. The non-volatile memory may include solid state memories, such as NAND flash memory, "keep-alive memory" (or "KAM") for saving various operating variables while the processor is powered off, magnetic and optical storage media, or any other suitable data storage device that retains data when the device 100 is disabled or loses power. The volatile memory may include static and dynamic RAM that stores program instructions and data, including a learning application.
Dans des modes de réalisation du système de l’invention, le processeur peut configurer le dispositif (et notamment le préhenseur 108) sur un ou plusieurs paramètres du pneumatique identifié calculés par un module de traitement d'images incorporé dans la mémoire du processeur.In embodiments of the system of the invention, the processor can configure the device (and in particular the gripper 108) on one or more parameters of the identified tire calculated by an image processing module incorporated in the memory of the processor.
Dans des modes de réalisation du procédé de chaînage de l’invention, le processeur peut configurer le système de chaînage (et notamment le dispositif 100) sur un ou plusieurs paramètres d’un pneumatique cible calculés par un module de traitement d'images. Dans ces modes de réalisation, il est entendu qu’un ou des moyens de l’apprentissage par renforcement (ou « reinforcement learning ») pourraient être employés. L’homme du métier dans ce domaine reconnaîtra que de nombreuses techniques de traitement de l'image peuvent être utilisées pour choisir et pour déterminer les paramètres des pneumatiques cibles. Plusieurs systèmes de traitement d'images disponibles dans le commerce peuvent être utilisés.In embodiments of the chaining method of the invention, the processor can configure the chaining system (and in particular the device 100) on one or more parameters of a target tire calculated by an image processing module. In these embodiments, it is understood that one or more reinforcement learning means could be used. Those skilled in the art in this field will recognize that many image processing techniques can be used to choose and determine the parameters of the target tires. Several commercially available image processing systems can be used.
Pour mettre en œuvre le procédé de l’invention par moyen d’ordinateur, le système de l’invention comprend un réseau de communication (ou « réseau ») qui gère les données entrantes au système des sources variées (par exemple, à partir d’au moins un dispositif 100 et son système de détection associé). Le réseau de communication incorpore un ou des serveurs de communication (ou « serveurs ») comprenant chacun un ou des processeurs connectés de manière opérationnelle à une mémoire. La mémoire est configurée pour stocker une application d'analyse des données représentatives des positionnements des pneumatiques imagés. Le ou les processeurs comprennent un module d’exécution d’application d’analyse qui réalise le traitement des images, dont le ou les processeurs sont capables d'exécuter des instructions programmées stockées dans la mémoire pour réaliser les étapes du procédé (comme décrites ci-dessous).To implement the method of the invention by computer means, the system of the invention comprises a communication network (or "network") which manages the data incoming to the system from various sources (for example, from at least one device 100 and its associated detection system). The communication network incorporates one or more communication servers (or "servers") each comprising one or more processors operatively connected to a memory. The memory is configured to store an application for analyzing data representative of the positions of the imaged tires. The one or more processors comprise an analysis application execution module which performs the processing of the images, the one or more processors of which are capable of executing programmed instructions stored in the memory to perform the steps of the method (as described below).
Les données entrantes au système de chaînage de l’invention peuvent inclure l’information générale concernant le pneumatique identifié. L’information générale comprend les données stockées concernant l’identification du pneumatique identifié (y compris, sans limitation, sa provenance de production, sa distribution et/ou son stockage, sa date de production, son histoire de rechapage si applicable et sa position et son histoire de montage). Les données correspondantes pourraient être recueillies par un ou des dispositifs connus (par exemple, un dispositif du type RFID disposé dans ou sur le pneumatique identifié).The input data to the chaining system of the invention may include general information regarding the identified tire. The general information includes stored data regarding the identification of the identified tire (including, without limitation, its production origin, distribution and/or storage, production date, retreading history if applicable, and mounting position and history). The corresponding data could be collected by one or more known devices (e.g., an RFID-type device disposed in or on the identified tire).
Le processeur peut également se référer à une référence (par exemple, un tableau de taille de pneumatiques variés) pour effectuer une détermination finale d’un paramètre ou des paramètres du pneumatique identifié. La référence peut inclure des paramètres de pneumatiques connus correspondant à une pluralité de pneumatiques connus disponibles dans le commerce. Par exemple, après que le module de traitement d'images a calculé un ou plusieurs paramètres de pneumatique identifié, le processeur peut comparer les paramètres calculés avec les paramètres connus enregistrés dans la référence. Le processeur peut récupérer les paramètres de pneumatiques connus correspondant aux pneumatiques disponibles dans le commerce qui correspondent le plus étroitement aux paramètres calculés pour configurer le préhenseur 108 (et donc le mettre dans un positionnement précis pour prendre et pour positionner le pneumatique identifié). La référence de pneumatiques peut inclure des mesures correspondant à une pluralité de pneumatiques disponibles dans le commerce. A titre d’exemple, pour un pneumatique d’une taille 225/50R17, le numéro « 225 » identifie la section transversale du pneumatique en millimètres, le numéro « 50 » indique le rapport d'aspect du flanc, et la mesure « R17 » représente le diamètre de la jante en pouces (étant environ 43,18 centimètres).The processor may also refer to a reference (e.g., a table of various tire sizes) to make a final determination of a parameter or parameters of the identified tire. The reference may include known tire parameters corresponding to a plurality of known commercially available tires. For example, after the image processing module calculates one or more identified tire parameters, the processor may compare the calculated parameters with the known parameters stored in the reference. The processor may retrieve the known tire parameters corresponding to the commercially available tires that most closely match the calculated parameters to configure the gripper 108 (and thus place it in a precise position to pick up and position the identified tire). The tire reference may include measurements corresponding to a plurality of commercially available tires. For example, for a tire size 225/50R17, the number "225" identifies the tire's cross-section in millimeters, the number "50" indicates the sidewall aspect ratio, and the measurement "R17" represents the rim diameter in inches (being approximately 43.18 centimeters).
En se référant encore aux Figures 1 à 5, et en outre aux Figures 6 à 19, une description détaillée est donnée à titre d’exemple des modes de réalisation d’un procédé de chaînage (ou « procédé ») de l’invention permettant le chaînage des pneumatiques dans un emplacement cible (par exemple, l’intérieur d’une remorque 300 d’un camion)(voir la
Tel qu'utilisé ici, le terme “procédé” ou “processus” peut comprendre une ou plusieurs étapes effectuées par au moins un système informatique comportant un ou des processeurs pour exécuter des instructions qui effectuent les étapes (par exemple, les étapes d’un algorithme de positionnement mis en œuvre par le système de l’invention). Sauf indication contraire, toute séquence d'étapes est donnée à titre d’exemple et ne limite pas les procédés décrits à une quelconque séquence particulière.As used herein, the term “method” or “process” may include one or more steps performed by at least one computer system having one or more processors to execute instructions that perform the steps (e.g., the steps of a positioning algorithm implemented by the system of the invention). Unless otherwise indicated, any sequence of steps is exemplary and does not limit the methods described to any particular sequence.
En réalisant le procédé de chaînage l’invention, le système de l’invention incorpore une combinaison de techniques de vision et d'apprentissage automatique pour reconstruire correctement et rapidement la scène observée à partir de nuages de points dispersés tridimensionnels (ou « 3D »), issus d’une vue du pneumatique identifié pour chaînage. Le système de l’invention réalise donc une amélioration continue dans la reconnaissance des pneumatiques différents et leur positionnement relatif à l’emplacement cible.In performing the chaining method of the invention, the system of the invention incorporates a combination of vision and machine learning techniques to correctly and quickly reconstruct the observed scene from scattered three-dimensional (or "3D") point clouds, derived from a view of the tire identified for chaining. The system of the invention therefore achieves a continuous improvement in the recognition of different tires and their positioning relative to the target location.
La
L’algorithme de positionnement (ou « simulateur ») mis en œuvre par le système de l’invention peut être vu comme un modèle physique cherchant à représentant la physique associée au chaînage des pneumatiques dans une emplacement cible prédéterminé. Comme d’autres modèles, il présente des suppositions :
- L’espace de travail et les pneumatiques sont représentés dans un espace bidimensionnel (« 2D »). Chaque pneumatique est représenté par un rectangle (dont la largeur du rectangle représente la largeur de l’enveloppe du pneumatique et la hauteur du rectangle représente son diamètre) qui va être positionné dans un rectangle plus grand représentant la groupe de pneumatiques en cours de chaînage (voir la
- L’algorithme de positionnement ne chaîne pas les pneumatiques, mais il cherche des positions qui favorisent leur chaînage. L’interaction avec un système de détection du système de chaînage permet de prendre en compte le chaînage des pneumatiques dans l’algorithme de positionnement.
- On suppose qu’il n’y a pas de glissement entre les pneumatiques différents lors de la construction d’un groupe pneumatiques empilés. Ainsi, le phénomène de tassement des pneumatiques n’est pas pris en compte.
- L’algorithme de positionnement s’appuie sur des règles mises en place pour positionner chaque pneumatique (par exemple, l’orientation des enveloppes, la notion de « rangée », etc.).The positioning algorithm (or "simulator") implemented by the system of the invention can be seen as a physical model seeking to represent the physics associated with the chaining of tires in a predetermined target location. Like other models, it presents assumptions:
- The workspace and tires are represented in a two-dimensional ("2D") space. Each tire is represented by a rectangle (where the width of the rectangle represents the width of the tire envelope and the height of the rectangle represents its diameter) which will be positioned in a larger rectangle representing the group of tires being chained (see the
- The positioning algorithm does not chain the tires, but it looks for positions that favor their chaining. Interaction with a chaining system detection system allows the chaining of tires to be taken into account in the positioning algorithm.
- It is assumed that there is no slippage between different tires when constructing a stacked tire group. Thus, the phenomenon of tire settling is not taken into account.
- The positioning algorithm is based on rules put in place to position each tire (for example, the orientation of the tires, the notion of “row”, etc.).
Il est évident que ce modèle physique pourrait être affiné pour améliorer les performances. A titre d’exemple :
- L’algorithme de positionnement pourrait être amélioré en travaillant dans un espace en trois dimensions, en représentant chaque pneumatique par une forme tridimensionnelle (3D) (par exemple, une forme issue d’un modèle CAO).
- Le chaînage des pneumatiques pourrait être pris en compte par l’algorithme de positionnement en permettant l’imbrication des pneumatiques représentés en 3D.
- Le glissement et le tassement des pneumatiques pourraient être intégrés.
- Les règles mises en place pour positionner chaque pneumatique pourraient être remplacées par un algorithme d’apprentissage par renforcement qui chercherait à apprendre par elle-même les règles plus pertinentes. Cela permettrait d’augmenter la densité de chaînage obtenue.It is obvious that this physical model could be refined to improve performance. For example:
- The positioning algorithm could be improved by working in a three-dimensional space, representing each tire by a three-dimensional (3D) shape (e.g., a shape from a CAD model).
- Tire chaining could be taken into account by the positioning algorithm by allowing the nesting of tires represented in 3D.
- Tire slippage and compaction could be integrated.
- The rules used to position each tire could be replaced by a reinforcement learning algorithm that would seek to learn the most relevant rules by itself. This would increase the chaining density obtained.
En se référant encore aux Figures 6 et 7, en lançant le procédé de chaînage de l’invention, le procédé comprend une étape d’estimation des dimensions d’un emplacement cible dont les pneumatiques sont destinés pour le chainage.Referring again to Figures 6 and 7, in initiating the chaining method of the invention, the method comprises a step of estimating the dimensions of a target location whose tires are intended for chaining.
A titre d’exemple, dans la description suivante, la remorque 300 de la
L’étape d’estimation du procédé de chaînage comprend une étape de scan de l’intérieur de l’emplacement cible dont les pneumatiques sont destinés pour chainage. Pendant cette étape, le système de chaînage emploie son système de détection pour scanner l’intérieure de l’emplacement cible et pour estimer ses paramètres (c.-à-d., ses dimensions). En prenant l’exemple de la remorque 300 de la
Le procédé de chaînage comprend en outre une étape de création de l’origine d’un repère emplacement-dispositif. Pendant cette étape, pour commencer à chaîner des pneumatiques, il faut savoir où on peut commencer à poser le premier pneumatique dans l’emplacement cible à partir des paramètres obtenus pendant l’étape de scan de l’intérieur de l’emplacement cible (par exemple, il faut savoir où commencer à poser dans la remorque 300 le pneumatique P200*d’un groupe de pneumatiques P200stocké dans une caisse 200)(voir la
Le procédé de chaînage comprend en outre une étape d’estimation des dimensions (le diamètre et la largeur) d’un pneumatique cible à chaîner dans l’emplacement cible prédéterminé (voir le pneumatique P200*de la
Dans un mode de réalisation d’un procédé de chaînage réalisé par le système de chaînage incorporant le dispositif 100 (et/ou un dispositif équivalent), le système de l’invention réalise un processus d’apprentissage à partir d'un seul ou d’un petit nombre d'exemples (appelé « l’apprentissage few-shot » ou « few-shot learning » ou « FSL »). L’apprentissage few-shot peut réduire l'effort de collecte de données pour les applications à forte intensité de données (notamment la classification d'images et la détection d'événements vidéo), contribuant à alléger la charge que représente la collection de données supervisées à grande échelle (voir "One-Shot Learning of Object Categories", Fei-Fei, Li, Fergus, Rob et Perona Pietro,IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence, vol. 28, Issue 4, p. 594-611 (April 2006) (https://doi.org/10.1109/TPAMI.2006.79). Ce processus est réalisé de manière divulguée par la demande FR2113035 de la Demanderesse. Dans un mode de réalisation du procédé de chaînage du dispositif 100, le système emploie l'apprentissage few-shot pour faciliter une fonction d’optimisation du stockage ayant le but de valoriser la préhension de pneumatiques. Le système de l’invention réalise donc une amélioration continue dans le choix des pneumatiques à prendre.In one embodiment of a chaining method performed by the chaining system incorporating the device 100 (and/or an equivalent device), the system of the invention performs a learning process from a single or a small number of examples (called "few-shot learning" or "FSL"). Few-shot learning can reduce the data collection effort for data-intensive applications (including image classification and video event detection), helping to alleviate the burden of large-scale supervised data collection (see "One-Shot Learning of Object Categories", Fei-Fei, Li, Fergus, Rob and Perona Pietro, IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence , vol. 28, Issue 4, pp. 594-611 (April 2006) (https://doi.org/10.1109/TPAMI.2006.79). This process is performed as disclosed by the Applicant's application FR2113035. In one embodiment of the chaining method of the device 100, the system employs few-shot learning to facilitate a storage optimization function for enhancing tire gripping. The system of the invention thus achieves continuous improvement in the choice of tires to take.
Dans ce mode de réalisation du procédé de chaînage réalisé par le système de chaînage incorporant le dispositif 100, le processus d’apprentissage few-shot emploie un mécanisme d’attention pour réaliser la prise de pneumatiques cibles. Le processus d’apprentissage few-shot profite d’une structure en réseau de neurones permettant de ne se focaliser que sur les pneumatiques susceptibles de prise en les reconnaissant immédiatement. Ceci rend le dispositif 100 (et donc le système de l’invention) plus rapide et plus robuste car il sait s’adapter à toutes les orientations des pneumatiques qu’il voit. En outre, l’adaptation aux agencements des pneumatiques est réalisée quelle que soit la configuration du dispositif de prise du système de gestion.In this embodiment of the chaining method performed by the chaining system incorporating the device 100, the few-shot learning process uses an attention mechanism to perform the capture of target tires. The few-shot learning process benefits from a neural network structure allowing it to focus only on the tires likely to be captured by recognizing them immediately. This makes the device 100 (and therefore the system of the invention) faster and more robust because it can adapt to all the orientations of the tires that it sees. In addition, the adaptation to the tire arrangements is performed regardless of the configuration of the capture device of the management system.
Dans ce mode de réalisation du procédé de chaînage, le processus d’apprentissage few-shot comprend une étape d’acquisition des données correspondantes aux pneumatiques arrangés. Dans le groupe de pneumatiques destinés pour le chaînage dans l’emplacement cible, pendant cette étape, le système de détection (par exemple, une caméra RGB-D 400 du système de chaînage de l’invention et/ou du dispositif 100)(voir la
Le processus d’apprentissage few-shot comprend aussi une étape d’alimentation d’un réseau neuronal d'extraction (ou « réseau d’extraction ») et d’un réseau neuronal d'attention (ou « réseau d’attention »). Cette étape comprend une étape d’entraînement du réseau d’extraction pour segmenter la scène vue par le système de détection. Dans un mode de réalisation du procédé, cette étape peut comprendre une étape de segmentation des données basées sur une pluralité de cycles d'un mouvement répétitif du dispositif de prise pendant un ou plusieurs cycles de chaînage. La segmentation réalisée pendant cette étape différencie entre un objet dans l’image qui comprend un pneumatique (soit un pneumatique entier soit un pneumatique partiel) et un objet dans l’image qui ne comprend aucun pneumatique.The few-shot learning process also includes a step of feeding an extraction neural network (or “extraction network”) and an attention neural network (or “attention network”). This step includes a step of training the extraction network to segment the scene seen by the detection system. In one embodiment of the method, this step may include a step of segmenting the data based on a plurality of cycles of a repetitive movement of the gripping device during one or more chaining cycles. The segmentation performed during this step differentiates between an object in the image that includes a tire (either a whole tire or a partial tire) and an object in the image that does not include any tire.
Pendant l’étape d’alimentation, le réseau d'extraction et le réseau d'attention sont entraînés en prenant une pluralité d'images échantillons (obtenue pendant l’étape d’acquisition) comme données d'entraînement et une pluralité de classements d’objets d'images (ou « heat maps ») comme étiquettes de données. A titre d’exemple, sur la base du classement d’objets d’images, une image peut être évaluée pour déterminer si l’image est capable d'attirer l'attention du système de détection après que l’image comprenant le pneumatique ciblé pour la prise soit rendu aux au système de détection. Pendant cette étape, la caméra RGB-D fournit des informations sur la profondeur des pneumatiques arrangés.During the feeding step, the extraction network and the attention network are trained by taking a plurality of sample images (obtained during the acquisition step) as training data and a plurality of image object rankings (or “heat maps”) as data labels. For example, based on the image object ranking, an image may be evaluated to determine whether the image is capable of attracting the attention of the detection system after the image including the tire targeted for capture is returned to the detection system. During this step, the RGB-D camera provides depth information of the arranged tires.
L’étape d’alimentation comprend une étape de construction d’un mécanisme d’attention. Pendant cette étape, le réseau d’attention extrait des caractéristiques différenciées parmi différentes catégories dans un modèle de détection (ou « modèle ») de pneumatique cible, de sorte que le modèle est guidé pour localiser des zones clés avec des caractéristiques importantes dans une image segmentée (c.-à-d., une image incorporant le pneumatique le plus susceptible de prise). Le modèle donne meilleure surveillance aux zones clés afin d'apprendre des différences parmi des catégories faciles à confondre (par exemple, le pneumatique le plus susceptible de prise parmi les pneumatiques arrangés à partir d'un ensemble étiqueté d’images). La précision de la détection du pneumatique cible sur l'image est donc améliorée pour arriver au choix du pneumatique cible identifié pour la prise.The feeding step includes a step of building an attention mechanism. During this step, the attention network extracts differentiated features among different categories in a target tire detection model (or “template”), so that the model is guided to locate key areas with important features in a segmented image (i.e., an image incorporating the most likely tire for gripping). The model gives better supervision to the key areas in order to learn differences among easy-to-confuse categories (e.g., the most likely tire for gripping among tires arranged from a labeled set of images). The accuracy of detecting the target tire in the image is therefore improved to arrive at the choice of the identified target tire for gripping.
Dans ce mode de réalisation du procédé de chaînage, le processus comprend en outre une étape de réalisation d’un processus de reconstruction tridimensionnelle (3D) qui sert à fournir les informations géométriques nécessaires pour générer le point de prise idéal par le dispositif de prise (par exemple, la prise par un préhenseur 108 d’un dispositif 100). Le processus de reconstruction 3D comprend un processus de reconstruction intégralement réalisé sur les bases des données des réseaux d'extraction et d’attention. Pendant cette étape, l’orientation, les dimensions et la localisation du pneumatique cible identifié sont reconstruits à partir de ces données infos. Ce faisant, le système de gestion (y compris le dispositif 100) a obtenu une reconnaissance des pneumatiques arrangés (y compris leurs orientations et leurs positions) à partir d’exemples de pneumatiques pendant le processus d’apprentissage few-shot.In this embodiment of the chaining method, the process further comprises a step of performing a three-dimensional (3D) reconstruction process that serves to provide the geometric information necessary to generate the ideal gripping point by the gripping device (for example, the gripping by a gripper 108 of a device 100). The 3D reconstruction process comprises a reconstruction process entirely performed on the basis of the data of the extraction and attention networks. During this step, the orientation, dimensions and location of the identified target tire are reconstructed from this info data. In doing so, the management system (including the device 100) has obtained recognition of the arranged tires (including their orientations and positions) from examples of tires during the few-shot learning process.
Pendant cette étape, le système de gestion construit un pneumatique virtuel en forme d’un cylindre sur la surface visible du cluster représentant un pneumatique cible. Pendant cette étape, l'identification du centre du pneumatique cible identifié est faite pour estimer son diamètre intérieur et extérieur (le diamètre intérieur étant représenté par le double du rayon de jante RJcomme discuté ci-dessus par rapport à la
Le procédé de chaînage de l’invention comprend en outre une étape de réalisation d’un processus de positionnement pour chaque pneumatique à chaîner. Cette étape comprend une étape d’approche du dispositif 100 vers le pneumatique cible identifié pendant l’étape d’acquisition des données (par exemple, le pneumatique cible P200*représenté dans la
Pendant l’étape de positionnement du pneumatique cible identifié pour la prise, l’algorithme de positionnement mis en œuvre par le processeur du système de chaînage considère uniquement le groupe de pneumatiques en cours de chaînage. Ce groupe est modélisé dans un espace bidimensionnel (2D) sous la forme d’un rectangle. La largeur et la hauteur du rectangle sont égales à la largeur et la hauteur de l’intérieur de l’emplacement cible (par exemple, la largeur et la hauteur de la remorque 300). Le but de l’algorithme de positionnement est ensuite de positionner les pneumatiques successifs dans ce rectangle. Chaque pneumatique est également modélisé à l’aide d’un rectangle dont sa largeur et sa hauteur sont égales à la largeur et le diamètre du pneumatique représenté.During the step of positioning the target tire identified for pickup, the positioning algorithm implemented by the processor of the chaining system considers only the group of tires being chained. This group is modeled in a two-dimensional (2D) space in the form of a rectangle. The width and height of the rectangle are equal to the width and height of the interior of the target location (for example, the width and height of the trailer 300). The goal of the positioning algorithm is then to position the successive tires in this rectangle. Each tire is also modeled using a rectangle whose width and height are equal to the width and diameter of the tire represented.
En se référant maintenant à la
Le processus de positionnement de pneumatique comprend en outre une étape de rangement des pneumatiques à partir du deuxième pneumatique. Pendant cette étape, l’algorithme de positionnement utilise une notion de rangée qui est une suite de pneumatiques positionnée dans la même direction. En se référant à la
- Vers la droite (représentée par les flèches A de la
- Vers la gauche (représentée par les flèches B de la
- Vers le haut suite à une rangée vers la droite (représentée par les flèches C de la
- Vers le haut suite à une rangée vers la gauche (représentée par la flèche D de la
- To the right (represented by the arrows A of the
- To the left (represented by the arrows B of the
- Upwards following a row to the right (represented by the arrows C of the
- Upwards following a row to the left (represented by arrow D of the
Pendant l’étape de rangement des pneumatiques, le système de chaînage commence par remplir une rangée en fonction du point de départ (qui pourrait être « vers la droite » comme représentée par les flèches A ou « vers la gauche » comme représentée par les flèches B)(voir la
En se référant à la
- Une étape de calcul d’abord de toutes les positions qui mettent en contact le pneumatique concerné avec les limites de l’emplacement cible ;
- Une étape de calcul ensuite de toutes les positions qui mettent en contact le pneumatique avec les autres pneumatiques déjà chaînés (représentés dans la
- Une étape de conservation, parmi toutes les positions calculées pendant l’étape précédente, des positions permettant au pneumatique d’avoir au moins deux points de contact avec les limites de l’emplacement cible ou avec les autres pneumatiques (représentés dans la
- Une dernière étape de conservation des positions permettant de compléter la rangée courante (représentée à titre d’exemple dans la
- A step of first calculating all the positions which bring the tire concerned into contact with the limits of the target location;
- A calculation step then of all the positions which put the tire in contact with the other tires already chained (represented in the
- A step of conservation, among all the positions calculated during the previous step, of the positions allowing the tire to have at least two points of contact with the limits of the target location or with the other tires (represented in the
- A final step of preserving positions to complete the current row (shown as an example in the
Il est entendu que les étapes le positionnement du pneumatique PBONentouré pourrait être différent en fonction des paramètres de l’emplacement cible (par exemple, la hauteur, la largeur et la profondeur de la remorque 300). En outre, les dimensions relatives des pneumatiques dans le groupe de pneumatiques doivent être prises en compte pour sélectionner les positions candidates du pneumatique (ces dimensions ne sont présumés égales pour tous les pneumatiques en cours de chaînage).It is understood that the steps of positioning the surrounded P BON tire could be different depending on the parameters of the target location (e.g., the height, width and depth of the trailer 300). Furthermore, the relative dimensions of the tires in the tire group must be taken into account to select the candidate tire positions (these dimensions are not assumed to be equal for all tires being chained).
L’étape de rangement des pneumatiques comprend en outre une étape de calcul d’un critère de stabilité et de chaînage. Le critère de stabilité permet de savoir si la position du pneumatique est stable sur chaque position retenue à la fin de sélection des positions candidates du pneumatique. En se référant aux Figures 13 et 14, le pneumatique P200*représente un pneumatique déjà positionné, et le pneumatique PBONreprésente un pneumatique à positionner (il est entendu que les postions précises des pneumatiques P200*et PBONsont données à titre d’exemple et que d’autres positions pourrait être prises). La stabilité de la position du nouveau pneumatique dépend de la verticale partant de son centre de gravité (voir la flèche E dans les Figures 13 et 14) et de la zone d’appui du nouveau pneumatique (voir la zone F représenté dans les Figures 13 et 14). Si la verticale ne traverse pas la zone d’appui, la position est instable (voir la
Il est entendu qu’un ou d’autres modes de réalisation pourraient intégrer du glissement entre les pneumatiques dans le critère de stabilité pour améliorer la physique du modèle.It is understood that one or more other embodiments could incorporate slip between tires into the stability criterion to improve the physics of the model.
Le critère de chaînage s’appuie sur la distance signée horizontale entre le centre du dernier pneumatique posé et l’extrémité du nouveau pneumatique. Seules les positions suffisamment éloignées du dernier pneumatique sont retenues. Si plusieurs positions sont retenues, la position finale du nouveau pneumatique sera celle qui est la plus proche du dernier pneumatique positionné (pour éviter de former des espacements, ou des « trous », trop important entre deux pneumatiques successifs). A l’inverse, si aucune position n’est retenue, cela signifie que l’on est arrivé en bout de rangée et qu’il faut passer à la rangée suivante. Le système passe donc sur la rangée suivante, et il applique à nouveau les étapes précédentes pour trouver la meilleure position pour le nouveau pneumatique.The chaining criterion is based on the horizontal signed distance between the center of the last tire installed and the end of the new tire. Only positions that are sufficiently far from the last tire are retained. If several positions are retained, the final position of the new tire will be the one that is closest to the last tire positioned (to avoid forming gaps, or "holes", that are too large between two successive tires). Conversely, if no position is retained, this means that we have reached the end of the row and that we must move on to the next row. The system therefore moves on to the next row, and it applies the previous steps again to find the best position for the new tire.
En se référant aux Figures 15 et 16, une illustration du critère de chaînage est fournie qui s’appuie sur la distance signée horizontale entre le centre du dernier pneumatique posé (voir le pneumatique 1) et l’extrémité du nouveau pneumatique 2. Dans la
Il est entendu qu’un ou d’autres modes de réalisation pourraient intégrer la pénétration entre les pneumatiques dans le critère de chaînage pour améliorer la physique du modèle.It is understood that one or more other embodiments could integrate the penetration between tires into the chaining criterion to improve the physics of the model.
L’étape de rangement des pneumatiques comprend en outre une étape de conversion. Pendant cette étape, le centre 2D du pneumatique issu de l’algorithme de positionnement est converti vers le centre 3D du pneumatique dans l’emplacement cible prédéterminé. En se référant à la
Le procédé de chaînage de l’invention comprend en outre une étape de scan du pneumatique positionné après son positionnement (réalisé pendant l’étape précédente). Pendant cette étape, l’algorithme de positionnement utilise un critère de chaînage pour choisir la position du pneumatique mais il ne chaîne pas les pneumatiques (il ne gère pas la pénétration des pneumatiques les uns dans les autres). Le chaînage des pneumatiques se réalise naturellement lorsque le préhenseur du dispositif 100 lâche le pneumatique. Il faut donc comprendre que l’algorithme de positionnement calcule une « position avant chaînage ». Pendant cette étape, il est nécessaire de mettre à jour cette « position avant chaînage » pour qu’elle devienne une « position après chaînage » qui est la position réelle du pneumatique dans l’emplacement cible prédéterminé (par exemple, la remorque 300). Cela est nécessaire pour positionner correctement les prochains pneumatiques dans l’emplacement cible. Sans cette mise à jour, on aurait une dérive ou un écart entre les « positions avant chaînage » de l’algorithme de positionnement et les positions réelles des pneumatiques dans l’emplacement cible.The chaining method of the invention further comprises a step of scanning the positioned tire after its positioning (performed during the previous step). During this step, the positioning algorithm uses a chaining criterion to choose the position of the tire but it does not chain the tires (it does not manage the penetration of the tires into each other). The chaining of the tires is carried out naturally when the gripper of the device 100 releases the tire. It should therefore be understood that the positioning algorithm calculates a “position before chaining”. During this step, it is necessary to update this “position before chaining” so that it becomes a “position after chaining” which is the actual position of the tire in the predetermined target location (for example, the trailer 300). This is necessary to correctly position the next tires in the target location. Without this update, there would be a drift or a gap between the “positions before chaining” of the positioning algorithm and the actual positions of the tires in the target location.
Pour connaitre cette position réelle, le système de chaînage incorpore une combinaison de techniques de vision et d'apprentissage automatique pour reconstruire correctement et rapidement la scène observée à partir de nuages de points dispersés 3D, issus d’une vue d’un groupe de pneumatiques empilés. Le système réalise donc une amélioration continue dans la reconnaissance des pneumatiques et leur positionnement relatif le long de la surface interne de l’emplacement cible (par exemple, la remorque 300).To know this real position, the chaining system incorporates a combination of vision and machine learning techniques to correctly and quickly reconstruct the observed scene from 3D scattered point clouds, resulting from a view of a group of stacked tires. The system therefore achieves continuous improvement in the recognition of tires and their relative positioning along the internal surface of the target location (e.g., trailer 300).
Pendant l’étape de scan du pneumatique, le système de chaînage utilise son système de détection pour scanner une zone dans laquelle le dernier pneumatique a été positionné. Pendant cette étape, le mécanisme d’attention (décrit ci-dessus) est ensuite utilisé pour détecter le dernier pneumatique positionné dans l’image couleur.During the tire scanning step, the chaining system uses its detection system to scan an area where the last tire was positioned. During this step, the attention mechanism (described above) is then used to detect the last tire positioned in the color image.
Dans un mode de réalisation, une référence peut être créée qui incorpore des coordonnées des centres des pneumatiques cherchés dans des images capturées par le système de détection du dispositif 100 (par exemple, une caméra du type RGB). La référence de coordonnés qui est créée pendant cette étape comprend des images attendues correspondant aux centres distribués dans l’emplacement cible. Les images obtenues pendant l’étape de scanning révélant une ou des positions des centres des pneumatiques destinés pour chaînage, entraînent au moins un réseau neuronal pour identifier toutes les positions attendues des centres dans l’emplacement cible imagé. Ainsi, ces variations d’images servent d'entrée au réseau neuronal dont les sorties sont la classification des coordonnés des centres des pneumatiques. Dans ce mode de réalisation du procédé, au moins une partie de la référence des centres peut être créée par un ou des hommes du métier.In one embodiment, a reference may be created that incorporates coordinates of the centers of the tires sought in images captured by the detection system of the device 100 (for example, an RGB-type camera). The coordinate reference that is created during this step includes expected images corresponding to the centers distributed in the target location. The images obtained during the scanning step revealing one or more positions of the centers of the tires intended for chaining, train at least one neural network to identify all the expected positions of the centers in the imaged target location. Thus, these image variations serve as input to the neural network whose outputs are the classification of the coordinates of the centers of the tires. In this embodiment of the method, at least a portion of the center reference may be created by one or more skilled persons.
Les points 3D de ce pneumatique étant récupères, un cylindre à ces points 3D est ensuite ajusté. Les points 3D du cylindre sont projetés dans le plan arrière du groupe de pneumatiques pour obtenir un ensemble de points 2D. Dans des modes de réalisation du procédé, pendant cette étape, un réseau neuronal peut être entraîné pour permettre de reconnaitre les vraies coordonnées des centres et de créer des boîtes englobantes (ou « régions encadrées ») autour des centres reconnus. Pendant cet entraînement, les coordonnées de la boîte englobante du centre reconnu sont mises en corrélation avec les coordonnées des centres cherchés pour calculer des déplacements entre elles. Les régions encadrées et les calculs de déplacement sont transmis à un réseau neuronal (par exemple, un ou des CNNs) pour apprendre conjointement la représentation d’un pneumatique dans des perspectives différentes des images prises par le système de détection du dispositif 100. Ainsi, la boite englobante de ces points 2D fournit le centre réel et l’orientation réelle du pneumatique à transmettre à l’algorithme de positionnement pour le mettre à jour.The 3D points of this tire being recovered, a cylinder at these 3D points is then adjusted. The 3D points of the cylinder are projected into the rear plane of the tire group to obtain a set of 2D points. In embodiments of the method, during this step, a neural network can be trained to recognize the true coordinates of the centers and to create bounding boxes (or “boxed regions”) around the recognized centers. During this training, the coordinates of the bounding box of the recognized center are correlated with the coordinates of the sought centers to calculate displacements between them. The boxed regions and the displacement calculations are transmitted to a neural network (for example, one or more CNNs) to jointly learn the representation of a tire in different perspectives of the images taken by the detection system of the device 100. Thus, the bounding box of these 2D points provides the real center and the real orientation of the tire to be transmitted to the positioning algorithm to update it.
En se référant maintenant aux Figures 18 et 19, le procédé de chaînage de l’invention comprend en outre une dernière étape de mise à jour de la position du pneumatique. Grâce au scan réalisé pendant l’étape de scan du pneumatique positionné, la position réelle du dernier pneumatique positionné a été estimé (voir la
Cette étape de mise à jour permet aussi de contrôler que la position réelle estimée à l’étape précédente est cohérente avec les positions des autres pneumatiques (assurant que le recouvrement entre le dernier pneumatique (par exemple, le pneumatique 7 des Figures 18 et 19) et les autres pneumatiques (par exemple, les pneumatiques 1 à 6 des Figures 18 et 19) n’est pas trop élevé). En outre, cette étape de mise à jour permet de contrôler que la position réelle estimée à l’étape précédente est cohérente avec les limites physiques de l’emplacement cible (en assurant que la position réelle du dernier pneumatique (par exemple, le pneumatique 7 des Figures 18 et 19) est à l’intérieur de l’emplacement cible (par exemple, l’intérieur de la remorque 300). Cette étape améliore donc la robustesse du système complet en lui permettant de détecter certaines incohérentes.This update step also allows to check that the actual position estimated in the previous step is consistent with the positions of the other tires (ensuring that the overlap between the last tire (e.g., tire 7 in Figures 18 and 19) and the other tires (e.g., tires 1 to 6 in Figures 18 and 19) is not too high). In addition, this update step allows to check that the actual position estimated in the previous step is consistent with the physical limits of the target location (ensuring that the actual position of the last tire (e.g., tire 7 in Figures 18 and 19) is inside the target location (e.g., the inside of the trailer 300). This step therefore improves the robustness of the complete system by allowing it to detect certain inconsistencies.
Le système de chaînage de l’invention peut facilement répéter les étapes du procédé de chaînage dans un ordre pour bien chaîner les pneumatiques d’un groupe dans un arrangement qui convient les paramètres de l’emplacement cible.The chaining system of the invention can easily repeat the steps of the chaining method in an order to properly chain the tires of a group in an arrangement that suits the parameters of the target location.
Dans tous les modes de réalisation d’un procédé de chaînage réalisé par le système de chaînage incorporant au moins un dispositif 100, les étapes peuvent être faites simultanément sur l’ensemble des pneumatiques arrangés via une parallélisation réalisée par le processeur utilisé.In all embodiments of a chaining method carried out by the chaining system incorporating at least one device 100, the steps can be carried out simultaneously on all of the tires arranged via parallelization carried out by the processor used.
Dans une installation de gestion incorporant le système de chaînage, les données recueillies par les capteurs peuvent être utilisées dans la gestion d’un appareil qui réalise la prise des pneumatiques arrangés dans l’emplacement cible. Dans un mode de réalisation de l’installation de gestion, cet appareil comprend au moins un dispositif 100 du type décrit ci-dessus et représenté dans les Figures 4 et 5.In a management installation incorporating the chaining system, the data collected by the sensors can be used in the management of an apparatus which performs the taking of the tires arranged in the target location. In one embodiment of the management installation, this apparatus comprises at least one device 100 of the type described above and shown in Figures 4 and 5.
Dans un mode de réalisation, les capteurs peuvent comprendre un ou des capteurs de détection (non représentés) qui détectent la présence d’un ou des pneumatiques en fonction des propriétés de l’emplacement cible (par exemple, la hauteur et/ou la largeur et/ou la profondeur de la remorque 300). Les capteurs de détection peuvent être choisis parmi les capteurs disponibles dans le commerce (par exemple, les capteurs du type réflecteur). La détection d’un premier pneumatique au repère défini dans l’espace de chargement peut déclencher le procédé de chaînage réalisé par le système de chaînage.In one embodiment, the sensors may include one or more detection sensors (not shown) that detect the presence of one or more tires based on properties of the target location (e.g., the height and/or width and/or depth of the trailer 300). The detection sensors may be selected from commercially available sensors (e.g., reflector type sensors). Detection of a first tire at the defined marker in the cargo space may trigger the chaining process performed by the chaining system.
Dans un mode de réalisation du système, les capteurs peuvent comprendre un ou des capteurs de détection (non représentés) qui détectent la présence d’un ou des pneumatiques en fonction des propriétés de l’emplacement cible (par exemple, la hauteur et/ou la largeur et/ou la profondeur de la remorque 300). Les capteurs de détection peuvent être choisis parmi les capteurs disponibles dans le commerce (par exemple, les capteurs du type réflecteur). La détection d’un premier pneumatique au repère défini dans l’espace de chargement peut déclencher le procédé de chaînage réalisé par le système de chaînage.In one embodiment of the system, the sensors may include one or more detection sensors (not shown) that detect the presence of one or more tires based on properties of the target location (e.g., the height and/or width and/or depth of the trailer 300). The detection sensors may be selected from commercially available sensors (e.g., reflector type sensors). Detection of a first tire at the defined marker in the cargo space may trigger the chaining process performed by the chaining system.
Dans une installation de gestion de pneumatiques incorporant le système de chaînage de l’invention, un système de détection peut être utilisé pour détecter la présence d’un agencement de pneumatiques dans le champ de vision d’une caméra du système de détection (par exemple, la caméra 400), ce qui déclenche la caméra pour capturer l'image d’un ou des pneumatiques. Dans les cas où une partie du pneumatique n’est pas visible dans l’image obtenue par la caméra, un point arbitraire peut être placé à une position connue par rapport au capteur du système de détection (par exemple, à une distance horizontale connue et à une distance verticale connue de la position du capteur).In a tire management system incorporating the chaining system of the invention, a detection system may be used to detect the presence of an arrangement of tires in the field of view of a camera of the detection system (e.g., camera 400), thereby triggering the camera to capture an image of one or more tires. In cases where a portion of the tire is not visible in the image obtained by the camera, an arbitrary point may be placed at a known position relative to the sensor of the detection system (e.g., at a known horizontal distance and a known vertical distance from the sensor position).
Les capteurs de l’emplacement cible, les capteurs du dispositif 100 et le système de vision de l’installation de gestion peuvent donc fournir l’information sur l'environnement physique qui peut être utilisée par un système de contrôle (qui comprend, par exemple, un logiciel de planification de chaînage des pneumatiques, et/ou un logiciel de contrôle des mouvements correspondants du dispositif 100). Le système de contrôle pourrait être en communication à distance. Dans des modes de réalisation, un ou plusieurs capteurs montés sur le dispositif 100 (y compris, sans limitation, des capteurs de navigation) peuvent être intégrés pour constituer un modèle numérique de l'environnement physique (y compris, où applicable, le ou les côtés, le sol et le plafond). En utilisant les données obtenues, le système de contrôle peut provoquer le mouvement du dispositif 100 pour naviguer entre les positions de chaînage des pneumatiques cibles en fonction des paramètres de l’emplacement cible.The sensors of the target location, the sensors of the device 100 and the vision system of the management facility can thus provide information on the physical environment that can be used by a control system (which includes, for example, tire chaining planning software, and/or software for controlling the corresponding movements of the device 100). The control system could be in remote communication. In embodiments, one or more sensors mounted on the device 100 (including, without limitation, navigation sensors) can be integrated to form a digital model of the physical environment (including, where applicable, the side(s), floor and ceiling). Using the obtained data, the control system can cause the movement of the device 100 to navigate between the target tire chaining positions according to the parameters of the target location.
Pour éviter une approche complexe et lente qui est difficile à maintenir et à faire évoluer, l’invention divulguée associe un algorithme de positionnement avec un système de vision 3D du système de détection pour prendre en compte les complexités des interactions entre des pneumatiques différents (y compris le glissement et le chaînage). Le grand intérêt de cette approche réside dans l’association de l’algorithme de positionnement avec des étapes de scan du pneumatique après positionnement pour prendre en compte les complexités des interactions entre différents pneumatiques (y compris le glissement et le chaînage). Il est prévu que l’algorithme de positionnement employé pourrait fonctionner sans travail supplémentaire sur tout type de pneumatique de n'importe quelle dimension. Cela évite de devoir utiliser un algorithme de positionnement basé sur un modèle physique très poussé qui serait plus complexe à utiliser, à maintenir, à faire évoluer et qui présenterait des temps de calcul plus long et donc potentiellement incompatible avec les temps de cycle demandé. En conséquence, l’invention permet le chaînage des pneumatiques à l’intérieur d’un espace contraint, ce qui présente une situation complexe car il faut gérer les collisions avec les limites intérieures de l’espace prévenu pour le chaînage.To avoid a complex and slow approach that is difficult to maintain and evolve, the disclosed invention combines a positioning algorithm with a 3D vision system of the detection system to take into account the complexities of interactions between different tires (including slippage and chaining). The great interest of this approach lies in the association of the positioning algorithm with steps of scanning the tire after positioning to take into account the complexities of interactions between different tires (including slippage and chaining). It is expected that the positioning algorithm used could operate without additional work on any type of tire of any size. This avoids having to use a positioning algorithm based on a very advanced physical model that would be more complex to use, maintain, evolve and that would have longer calculation times and therefore potentially incompatible with the requested cycle times. Consequently, the invention allows the chaining of tires within a constrained space, which presents a complex situation because it is necessary to manage collisions with the internal limits of the space provided for the chaining.
En avance de lancement du procédé de l’invention, des commandes des pneumatiques particuliers pourraient être reçues par moyens connus (par exemple, par un ou des réseaux de communication intégrés dans une installation incorporant le système de chaînage de l’invention). L’installation permet de recevoir les commandes jusqu’à un temps précis pour assurer le chaînage de pneumatiques commandés de manière « juste à temps » (où le procédé de chaînage se démarre).In advance of initiating the method of the invention, orders for particular tires could be received by known means (for example, by one or more communication networks integrated in a facility incorporating the chaining system of the invention). The facility allows receiving the orders up to a specific time to ensure the chaining of ordered tires in a “just in time” manner (where the chaining process starts).
Un procédé de l’invention peut être fait par la commande du PLC et peut inclure des préprogrammations des informations de gestion. Par exemple, un réglage du procédé peut être associé avec les paramètres de l’emplacement cible prévenu et/ou les propriétés des pneumatiques destinés pour le chainage. Le système de l’invention (et/ou une installation incorporant ce système) peut facilement répéter une ou plusieurs étapes du procédé dans un ordre déterminé pour bien fournir des pneumatiques commandés pour obtenir un chaînage de pneumatiques souhaitée.A method of the invention may be performed by PLC control and may include preprogramming of management information. For example, a method setting may be associated with the parameters of the target location being anticipated and/or the properties of the tires intended for chaining. The system of the invention (and/or a facility incorporating this system) may easily repeat one or more steps of the method in a determined order to properly provide ordered tires to achieve a desired tire chaining.
Le système de l’invention (et/ou une installation incorporant ce système) peut inclure des préprogrammations des informations de gestion. Par exemple, un réglage de procédé peut être associé avec les paramètres des environnements physiques typiques dans lesquels le système fonctionne. Dans des modes de réalisation de l’invention, le système (et/ou une installation incorporant ce système) peut recevoir des commandes vocales ou d'autres données audio représentant, par exemple, une démarche ou un arrêt du dispositif 100 et/ou un chaînage d’un ou de pneumatiques dans un groupe de pneumatiques identifié. La demande peut inclure une demande pour l'état actuel d'un cycle de chaînage. Une réponse générée peut être représentée de manière audible, visuelle, tactile (par exemple, en utilisant une interface haptique) et/ou virtuelle et/ou augmentée. Cette réponse, associée avec les données correspondantes, peut être enregistrée dans un réseau neuronal.The system of the invention (and/or an installation incorporating this system) may include preprogramming of management information. For example, a process setting may be associated with the parameters of the typical physical environments in which the system operates. In embodiments of the invention, the system (and/or an installation incorporating this system) may receive voice commands or other audio data representing, for example, a step or stop of the device 100 and/or a chaining of a tire or tires in an identified tire group. The request may include a request for the current state of a chaining cycle. A generated response may be represented audibly, visually, tactilely (e.g., using a haptic interface), and/or virtually and/or augmented. This response, associated with the corresponding data, may be recorded in a neural network.
Pour toutes les réalisations du système, un système de surveillance pourrait être mis en place. Au moins une partie du système de surveillance peut être fournie dans un dispositif portable tel qu'un dispositif de réseau mobile (par exemple, un téléphone mobile, un ordinateur portable, un ou des dispositifs portables connectés au réseau (y compris des dispositifs « réalité augmentée » et/ou « réalité virtuelle »), des vêtements portables connectés au réseau et/ou toutes combinaisons et/ou tous équivalents). Il est envisageable que des étapes de détection et de comparaison puissent être réalisées de manière itérative.For all embodiments of the system, a monitoring system could be implemented. At least part of the monitoring system may be provided in a portable device such as a mobile network device (e.g., a mobile phone, a laptop, one or more network-connected wearable devices (including "augmented reality" and/or "virtual reality" devices), network-connected wearables, and/or any combinations and/or equivalents). It is envisaged that detection and comparison steps may be performed iteratively.
Les termes « au moins un(e) » et « un(e) ou plusieurs » sont utilisés de manière interchangeable. Les gammes qui sont présentées comme se situant « entre a et b » englobent les valeurs « a » et « b ».The terms "at least one" and "one or more" are used interchangeably. Ranges that are presented as being "between a and b" encompass the values "a" and "b".
Bien que des modes de réalisation particuliers de l’appareil révélé aient été illustrés et décrits, on comprendra que divers changements, additions et modifications peuvent être pratiqués sans s’écarter de l’esprit ni de la portée du présent exposé. Par conséquent, aucune limitation ne devrait être imposée sur la portée de l’invention décrite à l’exception de celles exposées dans les revendications annexées.Although particular embodiments of the disclosed apparatus have been illustrated and described, it will be understood that various changes, additions and modifications may be practiced without departing from the spirit and scope of the present disclosure. Accordingly, no limitations should be imposed on the scope of the disclosed invention except as set forth in the appended claims.
Claims (14)
- une étape de fourniture d’un système de chaînage ce dont le processeur fait partie, dans lequel le système de chaînage comprend au moins un dispositif de prise (100) qui réalise la prise d’un pneumatique cible du groupe de pneumatiques;
- une étape d’estimation des dimensions d’un emplacement cible dont les pneumatiques du groupe de pneumatiques sont destinés pour le chainage, cette étape comprenant une étape de scan de l’emplacement cible pour déterminer ses paramètres ;
- une étape de création de l’origine d’un repère emplacement-dispositif pendant laquelle le système de chaînage crée un repère pour savoir des coordonnées de positionnement d’un premier pneumatique dans l’emplacement cible;
- une étape d’estimation des dimensions d’un pneumatique cible à chaîner dans l’emplacement cible, pendant laquelle le dispositif (100) identifie le premier pneumatique à prendre dans le groupe de pneumatiques ;
- une étape de positionnement pour chaque pneumatique à chaîner, cette étape comprenant les étapes suivantes :
- une étape de réalisation d’un processus de positionnement de pneumatique qui est réalisée pour chaque pneumatique à chaîner ;
- une étape d’approche du dispositif (100) vers le pneumatique cible identifié ; et
- une étape de prise du pneumatique cible identifié ;
- une étape de scan du pneumatique après son positionnement réalisé pendant l’étape de positionnement ; et
- une dernière étape de mise à jour de la position du pneumatique, pendant laquelle la position réelle du dernier pneumatique positionné, estimé pendant l’étape de scan du pneumatique positionné, comprend le centre 2D du pneumatique positionné et son orientation, ce qui permet de mettre à jour l’algorithme de positionnement la position réelle du dernier pneumatique positionné,
de sorte que la mise à jour permet de contrôler que la position réelle estimée est cohérente avec les limites physiques de l’emplacement cible ; et
de sorte que le chaînage des pneumatiques se réalise lorsque le dispositif de prise (100) lâche le pneumatique.A method of automatically chaining tires from a group of tires in an unknown arrangement and intended for chaining in a predetermined target location, the chaining method implemented by at least one processor comprising an image processing module which employs a positioning algorithm to select the optimal location of a target tire to be chained, characterized in that the chaining method comprises the following steps:
- a step of providing a chaining system of which the processor is a part, in which the chaining system comprises at least one gripping device (100) which performs the gripping of a target tire of the tire group;
- a step of estimating the dimensions of a target location for which the tires of the tire group are intended for chaining, this step comprising a step of scanning the target location to determine its parameters;
- a step of creating the origin of a location-device reference mark during which the chaining system creates a reference mark to know the positioning coordinates of a first tire in the target location;
- a step of estimating the dimensions of a target tire to be chained in the target location, during which the device (100) identifies the first tire to be taken from the group of tires;
- a positioning step for each tire to be chained, this step including the following steps:
- a step of carrying out a tire positioning process which is carried out for each tire to be chained;
- a step of approaching the device (100) towards the identified target tire; and
- a step of taking the identified target tire;
- a tire scanning step after its positioning carried out during the positioning step; and
- a final tire position update step, during which the actual position of the last positioned tire, estimated during the positioned tire scan step, includes the 2D center of the positioned tire and its orientation, which allows the positioning algorithm to update the actual position of the last positioned tire,
so that the update allows to check that the estimated actual position is consistent with the physical limits of the target location; and
so that the chaining of the tires is carried out when the gripping device (100) releases the tire.
- le groupe de pneumatiques est modélisé dans un espace bidimensionnel (2D) sous la forme d’un rectangle, dans lequel la largeur et la hauteur du rectangle sont égales à la largeur et la hauteur de l’intérieur de l’emplacement cible ; et
- chaque pneumatique du groupe de pneumatiques est modélisé à l’aide d’un rectangle dont sa largeur et sa hauteur sont égales à la largeur et le diamètre du pneumatique représenté.The chaining method of claim 1, wherein, during the step of performing a positioning process for each tire to be chained:
- the tire group is modeled in two-dimensional (2D) space as a rectangle, where the width and height of the rectangle are equal to the width and height of the interior of the target location; and
- each tire in the tire group is modeled using a rectangle whose width and height are equal to the width and diameter of the tire represented.
- une étape d’acquisition des données correspondantes aux pneumatiques arrangés, pendant laquelle un système de détection du dispositif de prise (100) capture une image initiale des pneumatiques (P200) arrangés de manières aléatoires ;
- une étape d’alimentation d’un réseau neuronal d'extraction et d’un réseau neuronal d'attention, pendant laquelle les deux réseaux neuronaux sont entraînés en prenant une pluralité d'images échantillons obtenue pendant l’étape d’acquisition des données comme données d'entraînement et une pluralité de classements d’objets d'images comme étiquettes de données ;
- une étape de réalisation d’un processus de reconstruction tridimensionnelle (3D) intégralement réalisée sur les bases des données du réseau neuronal d'extraction et du réseau neuronal d’attention, pendant laquelle des coordonnées correspondant à l’emplacement d’un pneumatique cible identifié et son orientation sont reconstruits à partir de ces données, de sorte que cette reconstruction sert à fournir les informations géométriques nécessaires pour générer un point de prise idéal du pneumatique cible identifié;
- une étape d’approche du dispositif de prise (100) vers le pneumatique cible identifié , pendant laquelle le réseau neuronal d’attention envoie au dispositif de prise les coordonnées correspondant à l’emplacement du pneumatique cible identifié et son orientation; et
- une étape de sortie du pneumatique cible identifié de l’arrangement de pneumatiques pour le mettre dans l’emplacement cible.The chaining method of claim 1 or claim 2, wherein the step of estimating the dimensions of a target tire to be chained comprises a few-shot learning process comprising the following steps:
- a step of acquiring data corresponding to the arranged tires, during which a detection system of the gripping device (100) captures an initial image of the tires (P 200 ) arranged randomly;
- a step of feeding an extraction neural network and an attention neural network, during which the two neural networks are trained by taking a plurality of sample images obtained during the data acquisition step as training data and a plurality of image object classifications as data labels;
- a step of carrying out a three-dimensional (3D) reconstruction process carried out entirely on the basis of the data from the extraction neural network and the attention neural network, during which coordinates corresponding to the location of an identified target tire and its orientation are reconstructed from this data, such that this reconstruction serves to provide the geometric information necessary to generate an ideal grip point for the identified target tire;
- a step of approaching the gripping device (100) towards the identified target tire, during which the attention neural network sends to the gripping device the coordinates corresponding to the location of the identified target tire and its orientation; and
- a step of removing the identified target tire from the tire arrangement to place it in the target location.
- une étape d’entraînement du réseau neuronal d'extraction pour segmenter une scène vue par le système de détection du système de gestion (100) ; et
- une étape de construction du mécanisme d’attention, pendant laquelle le réseau neuronal d'attention extrait des caractéristiques différenciées parmi différentes catégories dans un modèle de détection de pneumatique cible, de sorte que le modèle est guidé pour localiser des zones clés dans une image segmentée ;
dans lequel l’étape d’entraînement du réseau neuronal d'extraction comprend une étape de segmentation des données basées sur une pluralité de cycles d'un mouvement répétitif du dispositif de prise pendant un ou plusieurs cycles de chaînage.The chaining method of claim 3, wherein the step of feeding the extraction neural network and the attention neural network comprises the following steps:
- a step of training the extraction neural network to segment a scene seen by the detection system of the management system (100); and
- an attention mechanism construction step, during which the attention neural network extracts differentiated features among different categories in a target tire detection model, so that the model is guided to locate key areas in a segmented image;
wherein the step of training the extraction neural network comprises a step of segmenting the data based on a plurality of cycles of a repetitive movement of the gripping device during one or more chaining cycles.
- l’étape d’acquisition des données du processus d’apprentissage few-shot comprend une étape de construction d’un nuage de points à partir des images RGB-D ; et
- l’étape d’approche du dispositif de prise (100) comprend une étape de prise du pneumatique cible identifié au point de prise idéal calculé pendant l’étape de réalisation du processus de reconstruction 3D.The chaining method of claim 4 or claim 5, wherein:
- the data acquisition step of the few-shot learning process includes a step of constructing a point cloud from the RGB-D images; and
- the step of approaching the gripping device (100) comprises a step of gripping the identified target tire at the ideal gripping point calculated during the step of carrying out the 3D reconstruction process.
- une étape de positionnement du premier pneumatique qui est prenable du groupe de pneumatiques dont ce premier pneumatique est positionné à plat à une place correspondante au choix du repère emplacement-dispositif crée pendant l’étape de création de l’origine du repère ; et
- une étape de rangement des pneumatiques à partir du deuxième pneumatique, pendant laquelle l’algorithme de positionnement utilise une notion de rangée qui est une suite de pneumatiques positionnée dans la même direction, et dans laquelle chaque type de rangée est associé à un ensemble d’orientation à tester pour le pneumatique à positionner.
The chaining method of any preceding claim, wherein the tire positioning process comprises the following steps:
- a step of positioning the first tire which can be taken from the group of tires of which this first tire is positioned flat at a place corresponding to the choice of the location-device reference mark created during the step of creating the origin of the reference mark; and
- a step of arranging the tires starting from the second tire, during which the positioning algorithm uses a notion of row which is a sequence of tires positioned in the same direction, and in which each type of row is associated with a set of orientations to be tested for the tire to be positioned.
- une étape de calcul d’abord de toutes les positions qui mettent en contact le pneumatique concerné avec les limites de l’emplacement cible ;
- une étape de calcul ensuite de toutes les positions qui mettent en contact le pneumatique avec les autres pneumatiques déjà chaînés (PC) ;
- une étape de conservation, parmi toutes les positions calculées pendant l’étape précédente, des positions permettant au pneumatique d’avoir au moins deux points de contact avec les limites du groupe de pneumatiques ou avec les autres pneumatiques (PD) ; et
- une dernière étape de conservation des positions permettant de compléter la rangée courante (PBON) qui représente la seule position permettant de compléter la rangée en cours.
The chaining method of claim 7, wherein, during the tire arranging step, the positioning algorithm applies the following steps to select candidate tire positions:
- a step of first calculating all the positions which bring the tire concerned into contact with the limits of the target location;
- a step of then calculating all the positions which put the tire in contact with the other tires already chained (P C );
- a step of conservation, among all the positions calculated during the previous step, of the positions allowing the tire to have at least two points of contact with the limits of the tire group or with the other tires (P D ); and
- a final step of preserving the positions allowing the current row to be completed (P BON ) which represents the only position allowing the current row to be completed.
- une étape de calcul d’un critère de stabilité et de chaînage permettant de savoir si la position du pneumatique est stable sur chaque position retenue à la fin de sélection des positions candidates du pneumatique ; et
- une étape de conversion pendant laquelle le centre 2D du pneumatique issu d’algorithme de positionnement est converti vers le centre 3D du pneumatique dans l’emplacement cible ;
de sorte que l’algorithme de positionnement indique le centre du pneumatique dans le plan arrière du groupe de pneumatiques ainsi que son orientation (α) pour positionner le pneumatique dans l’emplacement cible de manière d’obtenir le centre 3D du pneumatique et de le coupler avec l’orientation (α).The chaining method of claim 7 or claim 8, wherein the step of storing the tires further comprises:
- a step of calculating a stability and chaining criterion making it possible to know whether the position of the tire is stable in each position retained at the end of the selection of the candidate positions of the tire; and
- a conversion step during which the 2D center of the tire from the positioning algorithm is converted to the 3D center of the tire in the target location;
such that the positioning algorithm indicates the center of the tire in the rear plane of the tire group as well as its orientation (α) to position the tire in the target location so as to obtain the 3D center of the tire and couple it with the orientation (α).
- la stabilité de la position du nouveau pneumatique dépend de la verticale (E) partant de son centre de gravité et de la zone d’appui (F) du nouveau pneumatique; et
- le critère de chaînage s’appuie sur une distance signée horizontale entre le centre du dernier pneumatique posé et l’extrémité du nouveau pneumatique.The chaining method of claim 9, wherein, during the step of calculating a stability and chaining criterion:
- the stability of the position of the new tire depends on the vertical (E) starting from its center of gravity and the support zone (F) of the new tire; and
- the chaining criterion is based on a signed horizontal distance between the center of the last tire installed and the end of the new tire.
- le système de chaînage scan une zone dans laquelle le dernier pneumatique a été positionné ; et
- un mécanisme d’attention est ensuite utilisé pour détecter le dernier pneumatique positionné.The chaining method of any one of claims 4 to 10, wherein, during the tire scanning step performed during the positioning step:
- the chaining system scans an area in which the last tire was positioned; and
- an attention mechanism is then used to detect the last positioned tire.
- au moins un dispositif de prise (100) comprenant un robot ayant un périphérique de préhension (104) soutenu par un bras allongé (106) pivotant et s’étendant du bras allongé (106) jusqu’à une extrémité libre (104a) où un préhenseur (108) est disposé le long d’un axe longitudinal commun ;
un système de détection pour recueillir l'information sur l'environnement physique autour de chaque dispositif de prise (100), le système de détection comprenant un ou des capteurs configurés pour effectuer une détection d'images bidimensionnelles (2D) et/ou tridimensionnelles (3D) ; et
- un réseau de communication qui gère les données entrantes au système de chaînage à partir d’au moins un dispositif de prise (100), le réseau de communication comprenant au moins un serveur de communication permettant d'exécuter des instructions programmées stockées dans une mémoire d’un ou des processeurs du système de chaînage qui emploie un algorithme de positionnement pour mettre en œuvre le procédé de chaînage de l’une quelconque des revendications 1 à 11 ;
de sorte que chaque dispositif de nettoyage (100) est configuré sur un ou plusieurs paramètres d’au moins un pneumatique identifié calculés par un module de traitement d'images incorporé dans la mémoire du processeur pour mettre le dispositif de nettoyage (100) en mouvement pour que le périphérique de préhension (104) puisse réaliser la prise d’un pneumatique cible pendant le procédé de chaînage réalisé par le système de chaînage.A system for automatically chaining tires from a group of tires in an unknown arrangement and for which a predetermined target location is to be achieved, characterized in that the chaining system comprises:
- at least one gripping device (100) comprising a robot having a gripping device (104) supported by an elongated arm (106) pivotable and extending from the elongated arm (106) to a free end (104a) where a gripper (108) is arranged along a common longitudinal axis;
a detection system for collecting information on the physical environment around each gripping device (100), the detection system comprising one or more sensors configured to perform two-dimensional (2D) and/or three-dimensional (3D) image detection; and
- a communication network which manages incoming data to the chaining system from at least one socket device (100), the communication network comprising at least one communication server for executing programmed instructions stored in a memory of one or more processors of the chaining system which employs a positioning algorithm to implement the chaining method of any one of claims 1 to 11;
such that each cleaning device (100) is configured on one or more parameters of at least one identified tire calculated by an image processing module incorporated in the memory of the processor to set the cleaning device (100) in motion so that the gripping device (104) can carry out the gripping of a target tire during the chaining process carried out by the chaining system.
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