CH722104A2 - Préhenseur pour la manipulation ou la saisie de pièce - Google Patents

Abstract

L'invention porte sur un système de préhension comportant un dispositif de préhension (1) d'une pièce à saisir à partir d'un phénomène physique d'attraction de ladite pièce vers une face de saisie (12) dudit dispositif (1) en vue de la maintenir sur cette dite face (12) lors de la préhension. Ledit dispositif (1) comporte: – un corps de saisie (10) présentant ladite face de saisie (12) destinée à être en contact avec la pièce à saisir; – une partie de raccordement (20) avec le corps du système de préhension configurée pour relier ledit corps de saisie (10) à ce dit corps du système; ledit corps de saisie (10) comprenant un conduit de vision (11) défini entre la face de saisie (12) et une autre face (13, 14) de ce corps de saisie (10), dite face de contrôle, qui est en vis-à-vis d'un dispositif optique de contrôle (50) de présence et/ou de position de pièce disposée contre la face de saisie (12), cette face de saisie (12) et la face de contrôle présentant chacune une partie de vision, de préférence transparente, de manière à observer la présence et/ou la position de la pièce maintenue contre la face de saisie (12). L'invention porte également sur un procédé de saisie mettant en oeuvre ledit système de préhension.

Description

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION

[0001] La présente invention concerne un préhenseur ou une tête de préhension d'un robot du type industriel pour la saisie ou manipulation de pièce, par exemple dans le cas d'un contrôle qualité sur un poste de travail et éventuellement lors d'un déplacement de pièce entre deux postes de travail par exemple le long d'une chaîne de fabrication ou chaîne logistique.

[0002] L'invention concerne plus particulièrement la préhension de pièces de très petite taille, de l'ordre quelques millimètres, en particulier comprise entre 1 et 10 mm.

ETAT DE LA TECHNIQUE

[0003] On connaît de l'état de la technique des robots préhenseurs pneumatiques, un procédé de manipulation comprenant la saisie d'une pièce disposée à un emplacement de saisie, puis un déplacement de ladite pièce saisie vers un emplacement de contrôle de saisie, ce dernier emplacement étant le lieu d'un contrôle visuel afin de garantir la bonne prise de ladite pièce en vue de poursuivre le procédé vers l'étape suivante.

[0004] Or, ce type de procédé nécessite au moins deux postes de travail pour la saisie et le contrôle de saisie, dont l'étape de saisie est réalisée à l'aveugle. Ce mode de fonctionnement nécessite une calibration précise du robot pour assurer que le préhenseur atteigne correctement les positions définies. En outre, ces deux étapes peuvent se répéter autant de fois que nécessaire lorsque le procédé requiert plusieurs étapes de positionnement de pièce très précis.

[0005] Il est ainsi désireux de proposer un mode de réalisation réduisant le temps du procédé et/ou réduisant le nombre de manipulations de pièces lors des étapes de saisie puis de contrôle de la saisie, et également lors des étapes de dépose puis de contrôle de la dépose de ladite pièce. L'invention vise à remédier à ces problèmes en proposant un système de préhension en particulier un dispositif de préhension, permettant de saisir une pièce tout en observant simultanément la pièce saisie.

OBJET DE L'INVENTION

[0006] A cet effet, et selon un premier aspect, l'invention propose un dispositif de préhension d'une pièce à saisir à partir d'un phénomène physique d'attraction de ladite pièce vers la face de saisie du dispositif en la maintenant sur cette dite face lors de la préhension, ledit dispositif étant agencé dans un système de préhension, le dispositif comprenant :

–

un corps de saisie présentant ladite face de saisie destinée à être en contact avec la pièce à saisir;

–

une partie de raccordement avec le corps du système de préhension configurée pour relier ledit corps de saisie audit corps du système;

ledit corps de saisie comprenant un conduit de vision défini entre la face de saisie et une autre face du corps de saisie, dite face de contrôle, qui est en vis-à-vis d'un dispositif optique de contrôle de présence et/ou de position de pièce disposée contre la face de saisie, cette face de saisie et la face de contrôle présentant chacune une partie de vision, de préférence transparente, de manière à observer la présence et/ou la position de la pièce maintenue contre la face de saisie.

[0007] Selon d'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'invention, prises seules ou selon toute combinaison techniquement réalisable:

–

la face de saisie et la face de contrôle sont en vis-à-vis et espacées longitudinalement l'un de l'autre;

–

la partie de vision de la face de saisie présente un diamètre ou un côté compris entre 4 à 10 mm;

–

le dispositif de préhension comprend une interface de conformation disposée sur la face de saisie de manière à servir d'appui pour la pièce à saisir;

–

la face de contrôle comprend une paroi transparente, de préférence en verre ou en saphir;

–

le conduit de vision est configuré pour l'agencement d'un dispositif optique de contrôle;

–

le phénomène physique d'attraction de ladite pièce vers la face de saisie du dispositif est un phénomène d'aspiration, un phénomène électromagnétique ou un phénomène électromagnétique;

–

la face de saisie comprend une portion configurée pour la transmission du phénomène physique à ladite pièce;

–

ladite portion est un conduit d'aspiration de saisie présentant un diamètre inférieur à 1 mm, de préférence agencé dans la partie de vision de la face de saisie.

[0008] Selon un autre aspect, l'invention propose un système de préhension comprenant un dispositif de préhension selon l'une ou plusieurs des caractéristiques du premier aspect, et un dispositif optique de contrôle et/ou de présence et/ou de position de pièce et au moins un dispositif de génération du phénomène physique d'attraction de ladite pièce vers la face de saisie du dispositif.

[0009] De préférence, le dispositif optique de contrôle et/ou de présence et/ou de position de pièce est une caméra.

[0010] Selon un mode de réalisation, le dispositif optique de contrôle de présence et/ou de position de pièce est disposé à distance de la face de contrôle ou contre la face de contrôle.

[0011] Avantageusement, le système comprend un module d'éclairage agencé pour éclairer ladite pièce.

[0012] Selon encore un autre aspect, l'invention propose un procédé de saisie d'une pièce avec un système de préhension selon l'une ou plusieurs des caractéristiques de l'aspect précédent, comprenant les étapes suivantes:

–

positionner le dispositif de préhension devant la pièce à saisir;

–

réaliser la préhension de la pièce par aspiration via le dispositif de préhension ;

–

contrôler, de préférence simultanément, la saisie de la pièce via une unité de contrôle du système commandant notamment le dispositif optique de contrôle et/ou de présence et/ou de position.

[0013] En particulier, le système comprend une unité de contrôle mettant en œuvre un algorithme de sélection du dispositif de génération du phénomène physique d'attraction en fonction de caractéristiques identifiées de la pièce à saisir lorsque le système comprend plusieurs dispositifs de génération différents.

[0014] Selon une variante de réalisation, il est possible de réaliser les actions suivantes lors d'une même séquence de prise ou saisie de pièce:

–

positionner le dispositif de préhension devant ou au-dessus de la pièce avant la prise ou la saisie, la précision de positionnement pouvant s'ajuster via les informations issues du dispositif optique, de préférence une caméra;

–

saisir la pièce à partir d'un phénomène physique d'attraction de ladite pièce vers la face de saisie du dispositif, notamment par un phénomène d'aspiration ou de succion, ou un phénomène électromagnétique ou encore un phénomène électrostatique;

–

contrôler la saisie de la pièce avec le même dispositif optique, de préférence la caméra.

[0015] Le dispositif, le système de préhension et le procédé de préhension pour robot industriel comme le système de préhension permet de saisir une pièce à partir d'un phénomène physique d'attraction de ladite pièce sur la face de saisie, tout en pouvant observer simultanément la pièce saisie via un système de caméra optique pouvant être embarqué sur le dispositif ou disposé à distance. Cela permet en outre un gain de temps du cycle de contrôle et une économie de matériel du fait de l'absence d'un second poste de vision.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée de l'invention qui va suivre en référence aux figures annexées et dans lesquelles:

–

La figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif de préhension selon un mode de réalisation comprenant un corps de saisie de forme tubulaire, la figure présentant de manière schématique la position d'une caméra et une flèche indique la direction et le sens de vision;

–

La figure 2 est une vue de face d'un dispositif de préhension conforme à la figure 1;

–

La figure 3 est une vue de droite et en coupe d'un dispositif de préhension conforme à la figure 2;

–

La figure 4 est un agrandissement et en coupe de l'extrémité du corps de saisie conforme à la figure 3 présentant une forme générale conique et une face de saisie comprenant une interface de conformation de pièce à saisir selon un mode de réalisation;

–

La figure 5 est un agrandissement et en perspective de l'extrémité du corps de saisie conforme aux figures 3 et 4.

[0017] Pour plus de clarté, les éléments identiques ou similaires des différents modes de réalisation sont repérés par des signes de référence identiques sur l'ensemble des figures.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

[0018] En relation avec la figure 1, il est proposé un système de préhension qui est un robot industriel comme un robot préhenseur ou un robot de préhension d'une pièce à saisir à partir d'un phénomène physique d'attraction de ladite pièce. En particulier, le système ou robot ou dispositif présenté ici vise la saisie de pièce présentant des dimensions de quelques millimètres, par exemple comprises entre 1 et 10 millimètres, par exemple des pièces issues du domaine de l'horlogerie.

[0019] En référence aux figures 1, 2 et 3, ce système ou robot préhenseur comprend un dispositif de préhension 1 pourvu d'une face de saisie 12 prévue pour recevoir la pièce lorsqu'elle est soumise au phénomène physique d'attraction. Un tel phénomène d'attraction de cette pièce sur cette face de saisie 12 peut être un phénomène d'aspiration, un phénomène électromagnétique ou encore un phénomène électrostatique. Dans ce contexte, le phénomène électromagnétique comprend des champs électromagnétiques qui interagissent avec la pièce afin de provoquer son déplacement vers cette face de saisie 12 et d'assurer son maintien sur/contre cette face 12. De même, le phénomène électrostatique comprend des charges électriques statiques qui interagissent avec la pièce afin de provoquer son déplacement vers cette face de saisie 12 et d'assurer son maintien sur/contre cette face 12.

[0020] Un tel système comprend en outre au moins un dispositif de génération du phénomène physique d'attraction de ladite pièce vers la face de saisie 12 du dispositif 1. Effectivement, ce système peut comprendre un unique dispositif de génération du phénomène physique d'attraction ou dans un autre mode de réalisation trois dispositifs de génération, un pour chacun des phénomènes d'aspiration, électromagnétique et électrostatique. Ce système comprend aussi un dispositif optique de contrôle 50 de présence et/ou de position de pièce, en particulier une caméra optique, représentée schématiquement sur la figure 1. En particulier, l'objectif est pointé ou orienté vers le conduit ou passage de vision du corps de saisie de manière à observer ou détecter la pièce à saisir. Selon un mode de réalisation, la caméra est disposée à distance de la face de contrôle, par exemple à l'aplomb du conduit de vision, par exemple de quelques centimètres ou quelques dizaines de centimètres. Il est aussi possible de la disposer contre la face de contrôle ou le corps de saisie.

[0021] Un tel dispositif optique 50 comprend au moins un capteur photographique. Ce capteur est un composant électronique photosensible qui est configuré pour convertir un rayonnement électromagnétique, tel qu'un rayonnement lumineux réfléchi par la pièce à saisir ou à manipuler, en un signal électrique analogique. Ce signal est ensuite amplifié, puis numérisé par un convertisseur analogique-numérique compris dans ce dispositif 50 et enfin traité pour obtenir une image numérique. Un tel capteur peut être de manière non limitative et non exhaustive un capteur CCD pour „Charge-Coupled Device“ qui signifie en français „dispositif à transfert de charges“ ou encore un capteur CMOS pour „Complementary Metal-Oxide-Semiconductor“ composé de photodiodes. Ce dispositif peut comprendre un laser tel qu'un laser à semi-conducteurs, en particulier un laser à cavité verticale émettant par la surface, plus connu sous l'acronyme „VCSEL“. Un tel dispositif 50 est apte à capturer le rayonnement lumineux réfléchi par la surface de cette pièce.

[0022] Ce système comprend également un module d'éclairage permettant d'améliorer la prise/capture d'image de ladite pièce selon l'environnement notamment selon les conditions d'éclairage présentes dans cet environnement. Ainsi ce module d'éclairage participe à améliorer la performance de l'algorithme qui détermine les caractéristiques de ladite pièce dont fait partie la position de cette pièce relativement dispositif optique 50 et/ou au dispositif de préhension. Un tel module d'éclairage peut aussi aider à améliorer le contraste si certaines pièces du système sont moins transparentes, par exemple. On notera que ce module d'éclairage est apte à générer une lumière blanche ou autre, et comporte au moins une source lumineuse qui peut être de manière non limitative une LED.

[0023] Un tel système comprend aussi une unité de contrôle reliée aux différents éléments de ce système comprenant le dispositif de préhension 1, le dispositif optique 50 et le dispositif de génération du phénomène physique d'attraction. Une telle unité est configurée pour commander ces différents éléments du système afin d'assurer la saisie et/ou la manipulation de pièces notamment de pièces horlogères pouvant requérir une saisie et/ou une manipulation précise, délicate et sécurisée au regard notamment de la fragilité et/ou de la valeur qu'elles peuvent représenter.

[0024] On notera qu'une telle unité de contrôle peut mettre en œuvre un algorithme de reconnaissance desdites pièces afin de piloter les différents éléments constituant le système selon les caractéristiques techniques relatives à la pièce identifiée. Ces caractéristiques sont archivées pour chaque pièce dans des éléments de mémoire de l'unité de contrôle.

[0025] Dans le mode de réalisation de l'invention où le système comprend trois dispositifs de génération du phénomène physique d'attraction, un tel algorithme permet de sélectionner par l'unité de contrôle du dispositif de génération du phénomène physique d'attraction le plus adapté pour attirer et maintenir la pièce sur la face de saisie 12 en fonction des caractéristiques identifiées de cette pièce et ce, afin de d'assurer une saisie et/ou une manipulation précise, délicate et sécurisée de cette pièce. Autrement dit, dans ce contexte, le système est apte à utiliser le phénomène physique d'attraction adapté aux caractéristiques de la pièce à saisir et/ou manipuler.

[0026] On notera par exemple que lorsque le dispositif de génération du phénomène d'aspiration est mis en œuvre par l'unité de contrôle, cette dernière peut vérifier et ajuster automatiquement la pression de ce dispositif de génération en créant du vide ou en réalisant cette aspiration selon par exemple une caractéristique de masse de la pièce et ce lors de la saisie et/ou de la manipulation de cette pièce.

[0027] On remarquera que dans le dispositif de préhension 1, la face de saisie 12 comprend une portion 18 configurée pour permettre ou être perméable à :

–

la propagation/diffusion des champs électromagnétiques à travers la portion 18 de la face de saisie 12 en direction de la pièce lorsque le phénomène est électromagnétique ;

–

la propagation/diffusion des charges électriques statiques à travers la portion 18 de la face de saisie 12 en direction de la pièce lorsque le phénomène est électrostatique ;

–

la réalisation du vide à travers cette portion18 de la face de saisie 12 en direction de la pièce lorsqu'il s'agit du phénomène d'aspiration.

[0028] On comprend que cette portion 18 est configurée pour la transmission du phénomène physique à ladite pièce et ce, afin d'attirer cette dernière en direction de la face de saisie 12 et ainsi la maintenir plaquée contre cette face 12.

[0029] Dans la suite, nous décrirons le système pourvu du dispositif de génération du phénomène d'aspiration. En effet, le système est mis en œuvre de la même manière avec les autres dispositifs de génération. On notera d'ailleurs, que ce dispositif de génération du phénomène d'aspiration peut être aussi appelé dispositif de génération du vide ou d'aspiration.

[0030] En référence aux figures 1 à 3, le dispositif de préhension 1 comprend un corps de saisie 10 présentant une face de saisie 12 destinée à être en contact avec la pièce à saisir lors d'une aspiration ainsi qu'une partie de raccordement 20 au corps du système ou au corps du robot. Cette partie de raccordement 20 comprend au moins un conduit d'air 21 reliant le corps de saisie 10 à ce corps du système, visible sur la figure 3.

[0031] Selon le mode de réalisation présenté, le corps de saisie10 présente une forme tubulaire. Ce corps de saisie 10 comprend un conduit de vision 11 entre la face de saisie 12 et une autre face du corps de saisie, dite face de contrôle, qui est en vis-à-vis de la caméra. En référence aux figures 1 à 3, la face de contrôle 14 est disposée vis-à-vis de la face de saisie et ces deux faces sont espacées l'une de l'autre le long de l'axe du corps de saisie.

[0032] Cette face de saisie 12 et la face de contrôle 14 présentent chacune une partie de vision, de préférence transparente ou translucide, de manière à observer la présence et/ou la position de la pièce disposée contre la face de saisie.

[0033] De préférence, chaque extrémité du corps de saisie, ou du conduit de vision 11, présente une partie de vision 16, ou fenêtre, permettant ou autorisant l'observation à l'œil nu de la pièce à saisir. Cette partie de vision 16 présente un diamètre d2 compris entre 5 et 6 mm.

[0034] Selon un mode de réalisation, la partie de vision de la face de contrôle 14 comprend une paroi transparente, de préférence un verre ou encore un saphir.

[0035] En référence à la figure 3, les faces de saisie et de contrôle délimitent une chambre d'air en communication avec le conduit d'air 21.

[0036] De manière optionnelle en référence aux figures 4 et 5, le dispositif de préhension 1 comprend une interface de conformation 19 disposée sur la face de saisie 12 de manière à servir d'appui pour la pièce à saisir. En référence à la figure 5, la pièce de conformation présente une rainure 22 de réception en forme de demi-cylindre.

[0037] En référence à la figure 4, la partie de vision 16 de la face de saisie 12 présente un diamètre d1 d'environ 10 millimètres, la pièce de conformation présente des dimensions d'environ 3 à 4 millimètres de côté c1, c2, et la portion 18 qui est ici un conduit d'aspiration d'air 18 présente diamètre d3 d'environ 1 millimètre.

[0038] L'invention est décrite dans ce qui précède à titre d'exemple. Il est entendu que l'homme du métier est à même de réaliser différentes variantes de réalisation de l'invention sans pour autant sortir du cadre de l'invention.

Claims (15)

1. Dispositif de préhension (1) d'une pièce à saisir à partir d'un phénomène physique d'attraction de ladite pièce vers la face de saisie (12) du dispositif (1) en vue de la maintenir sur cette dite face (12) lors de la préhension, ledit dispositif (1) étant agencé dans un système de préhension, le dispositif (1) comprenant: – un corps de saisie (10) présentant ladite face de saisie (12) destinée à être en contact avec la pièce à saisir; – - une partie de raccordement (20) avec le corps du système de préhension configurée pour relier ledit corps de saisie (10) à ce dit corps du système; ledit corps de saisie (10) comprenant un conduit de vision (11) défini entre la face de saisie (12) et une autre face (13, 14) de ce corps de saisie (10), dite face de contrôle, qui est en vis-à-vis d'un dispositif optique de contrôle (50) de présence et/ou de position de pièce disposée contre la face de saisie (12), cette face de saisie (12) et la face de contrôle présentant chacune une partie de vision (16), de préférence transparente, de manière à observer la présence et/ou la position de la pièce maintenue contre la face de saisie (12).

2. Dispositif de préhension selon la revendication précédente, dans lequel la face de saisie (12) et la face de contrôle (13, 14) sont en vis-à-vis et espacées longitudinalement l'un de l'autre.

3. Dispositif de préhension selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la partie de vision de la face de saisie (12) présente un diamètre (d1) ou un côté compris entre 4 à 10 mm.

4. Dispositif de préhension selon l'une des revendications précédentes, comprenant une interface de conformation (19) disposée sur la face de saisie (12) de manière à servir d'appui pour la pièce à saisir.

5. Dispositif de préhension selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la face de contrôle (13, 14) comprend une paroi transparente, de préférence en verre ou en saphir.

6. Dispositif de préhension selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le conduit de vision (11) est configuré pour l'agencement d'un dispositif optique de contrôle (50).

7. Dispositif de préhension selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le phénomène physique d'attraction de ladite pièce vers la face de saisie (12) du dispositif (1) est un phénomène d'aspiration, un phénomène électromagnétique ou un phénomène électromagnétique.

8. Dispositif de préhension selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la face de saisie (12) comprend une portion (18) configurée pour la transmission du phénomène physique à ladite pièce.

9. Dispositif de préhension la revendication précédente, dans lequel ladite portion (18) est un conduit d'aspiration de saisie (18) présentant un diamètre (d3) inférieur à 1 mm, de préférence agencé dans la partie de vision de la face de saisie.

10. Système de préhension comprenant un dispositif de préhension (1) selon l'une des revendications précédentes et un dispositif optique de contrôle (50) de présence et/ou de position de pièce et au moins un dispositif de génération du phénomène physique d'attraction de ladite pièce vers la face de saisie (12) du dispositif (1).

11. Système selon la revendication précédente dans lequel, le dispositif optique est une caméra.

12. Système selon la revendication 7 ou 8 dans lequel, le dispositif optique de contrôle de présence et/ou de position de pièce est disposé à distance de la face de contrôle ou contre la face de contrôle (13, 14).

13. Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 12 comprenant un module d'éclairage agencé pour éclairer ladite pièce.

14. Système selon l'une quelconque des revendications 10 à 13 comprenant une unité de contrôle mettant en œuvre un algorithme de sélection du dispositif de génération du phénomène physique d'attraction en fonction de caractéristiques identifiées de la pièce à saisir lorsque le système comprend plusieurs dispositifs de génération différents.

15. Procédé de saisie d'une pièce avec un système de préhension selon l'une des revendications 10 à 14, comprenant les étapes suivantes : – positionner le dispositif de préhension devant la pièce à saisir ; – réaliser la préhension de la pièce à partir d'un phénomène physique d'attraction de ladite pièce vers une face de saisie (12) du dispositif (1) ; – contrôler, de préférence simultanément, la saisie de la pièce.