Spécifications techniques du bras-vision Pellenc

Ce document définit les spécifications techniques du produit bras-vision de PELLENC SA. Cet ensemble est destiné à être monté sur deux types d'applications :

  • En plongée horizontale pour la cueillette des fruits dans la végétation (récolte des pommes : projet MAGALI, des oranges : projet CITRUS).

  • En plongée verticale pour le tri industriel d'objets (tri de fruits : projet SHIVA, tri de déchets : projet PLANECO).

L'architecture définie est basée sur une géométrie à trois degrés de liberté centrée sur le système de vision. Cela permet de repérer simplement les objets à saisir suivant les deux dimensions de l'image, correspondant aux deux axes de rotation du bras. L'élongation fournit la troisième coordonnée. L'arrivée au contact de l'objet est signalée par des capteurs embarqués dans le préhenseur, proximètres, dépression, contacteurs, etc...

Cette géométrie est décrite et protégée par un brevet européen et américain de 1987.

On s'abstient d'équiper le bras avec des préhenseurs permettant toutes les orientations, donc à 3 ddl, car ils alourdissent la structure et ralentissent les mouvements. Un seul degré de liberté (rotation autour de l'axe du préhenseur), est envisageable.

Par rapport à d'autres robots trois axes, comme les robots delta (parallèles), plus rapides, ou SCARA, plus simples, l'avantage est le volume de travail plus important pour un encombrement de structure donné.

Caractéristiques générales

Nombre de degrés de liberté : 3 axes, numérotés R2, R3, et R4, plus rotation préhenseur

Configuration :

  • Géométrie sphérique.

  • Élongation réalisée par pantographe (l'avant-bras peut reculer derrière le bras, ce qui implique un certain déport par rapport à l'axe de visée).

Actionneurs : 3 vérins électriques identiques comprenant :

  • Moteurs brushless : 350 W nominal.

  • Vis avec écrou à billes.

  • Butées mécaniques de fin de course.

Capteurs de position : potentiomètres de 95 ° de type automobile.

Accessoires : le passage d'air est prévu autour de la structure pour aspirer les objets.

Volume de travail : voir détail des courses prévues

Charge Utile nominale : (elle s'exprime hors préhenseur)

  • 0,5 kg en position horizontale

  • 1 kg en position suspendue.

Répétabilité : +/- 2 mm

Poids : voir limites d'inertie de chaque axe.

Commande : numérique par cartes MAX, avec asservissement PID de position.

Alimentation : en 24 V CC

Ambiance :

  • Température : 0°C à 50°C

  • Protégé contre les poussières

  • Humidité norme de protection IP 54 (doit supporter la pluie et les projections d'eau).

  • Lavage au jet d'eau haute pression non prévu.

Durée de vie :

  • 15 000 000 cycles en utilisation agricole.

  • 70 000 000 cycles en utilisation industrielle.

Courses

Course de R2 :

  • 90 ° pour l'application en vertical

  • 80 ° pour l'application en horizontal

  • Répartition du débattement : symétrique.

Course de R3 :

  • La course totale souhaitée est de -45° à + 45°, pour faciliter des applications suspendues.

  • 0° est l'orientation centrale.

  • +/- 30 ° permet de couvrir l'angle de vision maximum avec objectif 8 mm.

Course d'élongation R4 : La course nécessaire pour pénétrer dans la végétation et déposer en retrait est de 1300 mm. C'est la différence entre position arrière (croisée) et position avant (tendue au maximum). Elle se traduit par une course angulaire au niveau de l'actionneur :

  • - 20 ° en arrière.

  • + 70 ° en avant (au delà de 45° d'ouverture, l'efficacité d'un pantographe chute fortement).

Interface avec la vision

Caméra :

Caractéristiques : CCD couleur.

La caméra n'est pas embarquée sur un axe. La caméra de référence actuelle est une SONY RVB XC711P, en boîtier coudé :

  • Elle est équipée d'un objectif 8 mm, avec des angles de vue de 57,6° suivant R2, et 37,8° suivant R3.

  • Pour la cueillette, un objectif à focale plus courte devra être considéré.

  • La mise au point est toujours faite à l'infini.

Flash :

La tête du flash a des dimensions fixées par le réflecteur parabolique.

  • Il est placé sous la caméra, à cause de l'encombrement du préhenseur.

  • Il doit être au plus près de l'axe de visée de la caméra.

  • L'axe du tube doit être fixé à 1 cm devant le centre optique.

  • L'orientation du flash doit être réglable de +0 à + 5° par rapport à la caméra, de façon à réaliser l'intersection axe-caméra / axe flash au niveau du plan de vue.

Objet témoin :

  • Il sert à contrôler que les images sont bien prises, et à étalonner l'éclairage.

  • Il ne doit pas saturer en intensité.

  • Sa position est spécifique de l'application.

  • Sa surface en pixels est de 25 x 25 maximum.

  • Le rectangle est réglable par soft.

Support caméra-flash :

  • Il doit assurer une inclinaison de 0 ou 11°. (Pour cueillir des fruits de 0° à 30° vers le haut, on doit incliner la caméra de 11° environ. Le champ s'étend alors de - 8° à + 30 °.)

  • Le support doit être non réglable si possible. Le réglage doit se faire lors du montage du bras par contre-perçage, avec des tolérances de 0,1 mm.

Déport axe de visée, axe d'élongation (R3-R4) :

Il est rendu nécessaire par le croisement du préhenseur et la hauteur caméra. La valeur actuelle retenue est de 90 mm. Il est toujours souhaitable de le réduire au strict minimum.