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Sur la voie de la palettisation automatique de pièces hétérogènes

Technic Automation et Acsystème se sont penchés sur une solution d’empilage automatique de pièces hétérogènes 2D, un grand pas vers la prochaine étape avec des pièces 3D.

Plan :

 

1. Quand la robotique joue au tétris

Dans le monde industriel actuel, l’automatisation des tâches permet de gagner un temps précieux dans la fabrication des produits, la gestion des stocks et la préparation des colis. Dans la plupart des cas, les produits sont homogènes et leur palettisation est robotisée.

Mais il arrive aussi qu’ils soient tous différents : taille, forme et poids. Dans ce cas, c’est un défi de réaliser une pile stable et optimale et l’intervention de l’homme reste souvent nécessaire.

Technic Automation et Acsystème se sont tournés vers l’automatisation de cette tâche avec un système robotisé et un algorithme de calcul intégré. Cette solution permet des gains de productivité et améliore la sécurité au travail en soulageant les opérateurs d’une tâche très physique.

 

2. La robotique au service de l’industriel

Pour un industriel du meuble, Technic Automation a réalisé une machine qui permet d’empiler automatiquement des panneaux de bois de dimensions différentes.

L’intérêt est de pouvoir soulager les hommes chargés d’empiler ces panneaux pour qu’ils puissent se concentrer sur leur cœur de métier.


Conception et fabrication de la machine

C’est un projet complexe puisqu’il faut concevoir une machine évoluant dans un espace restreint.  Pour s’adapter à la configuration du client, Technic Automation a d’abord modélisé une machine en 3D avant de la fabriquer.

À ce stade, les compétences en mécatronique sont primordiales pour optimiser l’espace occupé par la mécanique, l’électronique et l’informatique.

La machine, dans sa conception, doit respecter des normes de sécurité strictes en matière de robotique, ainsi que les exigences clients en termes de performances, de vitesse et de stabilité pour l’empilage. Une étude de faisabilité est indispensable pour vérifier que la mécanique peut suivre la cadence indiquée.


L’empilage

Les pièces sont scannées par un lecteur optique afin de déterminer le type de panneau qui arrive. Un logiciel intégré au robot calcule une position finale pour la pièce et le robot réalise la commande. L’une des difficultés est d’obtenir un algorithme de calcul rapide, ne demandant pas de ressources excessives et optimisant l’empilage. Afin de fournir une machine la plus performante possible, Technic Automation s’est allié à un partenaire expert en techniques d’optimisation, la société Acsystème.

 

3. L’optimisation grâce à l’informatique scientifique[1]

Empiler de manière optimale

Il s’agit d’optimiser le placement des planches pour en empiler le plus possible tout en assurant la stabilité de la pile et en respectant une cadence imposée.

Un lecteur optique permet de connaître les 5 prochaines pièces à placer. Le robot dispose d’une zone tampon et de cales pour éviter les porte-à-faux. C’est un problème de type « bin packing en ligne », dont la complexité croît exponentiellement avec le nombre de pièces visibles.

Les techniques de programmation dynamique ont été utilisées afin d’explorer et sélectionner un ensemble de solutions possibles pour le placement des pièces.


Respecter des critères de stabilité

L’une des principales difficultés réside dans l’hétérogénéité des tailles et formes des panneaux. En effet cela oblige à respecter un critère de stabilité (poids et centre de gravité) en fonction de l’effort à fournir pour déstabiliser la pile. La modélisation logicielle a permis d’étudier et d’optimiser différentes stratégies de placement pour fournir une solution robuste et performante.

Un algorithme optimal, robuste, léger et rapide a finalement été développé et intégré à la machine robotisée.

 

 

 

  

 

 

  

 
La machine robotisée Pile de planches

Palettisation automatique 2D from Acsystème on Vimeo.


4. L’évolution de la solution vers la 3D

Fort de l'expérience acquise sur ce projet et des bons résultats obtenus en production, Acsystème a poursuivi les travaux de recherche pour étendre le concept à la 3D.

Ceux-ci ont permis de mettre au point une solution de palettisation automatique 3D.

 


[1] Projet réalisé sous Matlab.

 

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