FR2701968A1 - Device for continuously determining displacement of a part of a public works machine over terrain - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un dispositif de détermination en continu des déplacements d'une partie d'un engin de travaux publics sur un terrain. The present invention relates to a device for continuously determining the displacements of a part of a public works machine on land.
Le nivellement ou réglage de surfaces de terrains à travailler, par un engin de travaux publics, peut être réalisé en se rapportant à des repères physiques intermédiaires, tels que par exemple des piquets, disposés sur le terrain conformément à un plan d'exécution. Leveling or adjusting areas of land to be worked, by a public works machine, can be achieved by referring to intermediate physical markers, such as for example stakes, arranged on the ground in accordance with an execution plan.
Le conducteur de l'engin doit alors non seulement conduire l'engin mais également agir sur des moyens de réglage de la position de l'outil de réglage porté par cet engin, afin que cet outil égalise la surface du terrain conformément au plan. The operator of the machine must then not only drive the machine but also act on means for adjusting the position of the adjustment tool carried by this machine, so that this tool equalizes the surface of the ground in accordance with the plan.
Ainsi qu'on peut facilement le comprendre, de multiples interventions sur le terrain sont nécessaires afin d'obtenir la surface souhaitée. As can easily be understood, multiple interventions on the ground are necessary in order to obtain the desired surface.
Par ailleurs, les difficultés de travail sont encore augmentées par la complexité même des projets à réaliser, notamment en raison de variations de pentes, d'alignements ou de courbes. In addition, the working difficulties are further increased by the very complexity of the projects to be carried out, in particular due to variations in slopes, alignments or curves.
De plus, ces méthodes de travail ne permettent en aucune façon de reproduire intégralement et de manière continue, un projet de surface étudié. In addition, these working methods do not in any way make it possible to reproduce fully and continuously, a studied surface project.
C'est pour résoudre ces différents problèmes que des dispositifs de positionnement automatique en continu d'un outil de réglage d'un engin de travaux publics ont été développés dans l'état de la technique. It is to solve these various problems that devices for automatic continuous positioning of a tool for adjusting a public works machine have been developed in the state of the art.
C'est ainsi par exemple qu'on connaît du document FR-A-2 637 625, au nom de la Demanderesse, un procédé et un dispositif de positionnement automatique en continu d'un outil de réglage d'un engin de travaux publics, sur un terrain présentant un surface réelle à travailler, qui consiste à
- déterminer dans un système de repère des premiers paramètres dits paramètres théoriques de position d'outil, définissant une surface virtuelle cc~respondant à une surface prédéterminée à obtenir après réglage par outil de réglage de la surface réelle du terrain à travailler;
- relever dans le meme système de repère établi sur le terrain à travailler, des seconds paramètres dits paramètres réels de position d'outil, définissant la position réelle de l'outil de réglage;;
- comparer lesdits paramètres théoriques et réels de position d'outil pour en tirer des ordres de déplacement de l'outil; et
- commander des moyens de réglage de la position de l'outil de réglage en fonction des ordres de déplacement pour faire coïncider les paramètres réels avec les paramètres théoriques.Thus, for example, we know from document FR-A-2 637 625, in the name of the Applicant, a method and a device for automatic continuous positioning of an adjustment tool of a public works machine, on land with a real surface to work, which consists of
- Determine in a reference system first parameters known as theoretical tool position parameters, defining a virtual surface cc ~ corresponding to a predetermined surface to be obtained after adjustment by adjustment tool of the actual surface of the ground to be worked;
- note in the same reference system established in the field to be worked, second parameters known as actual tool position parameters, defining the actual position of the adjustment tool;
- compare said theoretical and real parameters of tool position in order to derive displacement orders of the tool; and
- Order means for adjusting the position of the adjustment tool as a function of the movement orders to make the real parameters coincide with the theoretical parameters.
On connaît également par la demande de brevet français n" 92 01 296 déposée le 5 février 1992 par la
Demanderesse, un procédé de positionnement automatique tel que décrit précédemment, caractérisé en ce que l'étape de relevé des paramètres définissant la position réelle de l'outil de réglage consiste à
- mesurer la position réelle approximative de l'outil de réglage dans le système de repère; et
- mesurer la distance exacte entre l'outil et un plan de référence de position en altitude.Also known from French patent application No. 92 01 296 filed on February 5, 1992 by the
Applicant, an automatic positioning method as described above, characterized in that the step of reading the parameters defining the real position of the adjustment tool consists in
- measure the approximate actual position of the adjustment tool in the marking system; and
- measure the exact distance between the tool and an altitude position reference plane.
Cependant, ces procédés et dispositifs présentent un certain nombre d'inconvénients dans la mesure où ils nécessitent l'utilisation de plusieurs références de position sur le terrain pour déterminer les déplacements de l'engin. However, these methods and devices have a certain number of drawbacks insofar as they require the use of several position references in the field to determine the movements of the machine.
En effet, ces déplacements doivent être déterminés avec précision car le réglage de la position de l'outil porté par l'engin dépend de ceux-ci. Indeed, these displacements must be determined with precision because the adjustment of the position of the tool carried by the machine depends on them.
Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes en proposant un dispositif de détermination en continu des déplacements d'une partie d'un engin de travaux publics qui soit simple, fiable , précis et qui nécessite l'utilisation d'une seule référence de position sur le terrain. The object of the invention is therefore to solve these problems by proposing a device for continuously determining the displacements of a part of a public works machine which is simple, reliable, precise and which requires the use of a single field position reference.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de détermination en continu des déplacements d'une partie d'un engin de travaux publics sur un terrain, caractérisé en ce qu'il comporte
- des moyens de relevé des coordonnées d'un point de la partie d'engin dans un système de repère établi sur le terrain,
- des moyens de mesure de l'inclinaison de la partie d'engin dans deux directions à peu près perpendiculaires, et
- des moyens de mesure de l'orientation de la partie d'engin.To this end, the subject of the invention is a device for continuously determining the displacements of a part of a public works machine on land, characterized in that it comprises
means for recording the coordinates of a point of the part of the machine in a reference system established on the ground,
means for measuring the inclination of the part of the machine in two approximately perpendicular directions, and
means for measuring the orientation of the part of the machine.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels
- la Fig.l représente un schéma synoptique illustrant le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention; et
- la Fig.2 représente un schéma synoptique d'un calculateur de position entrant dans la constitution d'un dispositif selon l'invention.The invention will be better understood with the aid of the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings, in which
- Fig.l shows a block diagram illustrating the operation of a device according to the invention; and
- Fig.2 shows a block diagram of a position calculator forming part of a device according to the invention.
Ainsi qu'on peut le voir sur ces figures, un dispositif selon l'invention permet de déterminer en continu les déplacements d'une partie d'un engin de travaux publics sur un terrain, cet engin étant désigné par la référence générale 1 sur la figure 1. As can be seen in these figures, a device according to the invention makes it possible to continuously determine the displacements of a part of a public works machine on a piece of land, this machine being designated by the general reference 1 on the figure 1.
Ce dispositif comporte, associés à l'engin, des moyens désignés par la référence 2, de relevé des coordonnées d'un point de celui-ci ou d'une partie quelconque de celui-ci, dans un système de repère établi sur le terrain. This device comprises, associated with the machine, means designated by the reference 2, for reading the coordinates of a point thereof or any part thereof, in a reference system established in the field .
Ce système de repère est par exemple un système de coordonnées orthonormées en O,Y,X et Z et les moyens de relevé de ces coordonnées comprennent par exemple un tachéomètre de type classique, désigné par la référence générale 3 sur cette figure, disposé sur le terrain et associé à une cible 4 portée par l'engin de travaux publics
Ces tachéomètres sont des appareils bien connus dans l'état de la technique et permettent de délivrer des informations de position en X, Y et Z de la cible et donc de la partie d'engin qui porte celle-ci, dans le système de repère à partir d'une position de référence Xo, Yo, Zo.This reference system is for example a system of orthonormal coordinates in O, Y, X and Z and the means for reading these coordinates comprise for example a tacheometer of conventional type, designated by the general reference 3 in this figure, placed on the land and associated with a target 4 carried by the public works vehicle
These tachometers are devices well known in the state of the art and make it possible to deliver position information in X, Y and Z of the target and therefore of the part of the machine which carries it, in the reference system. from a reference position Xo, Yo, Zo.
Le tachéomètre utilisé dans le dispositif selon l'invention peut être constitué par un tachéomètre automatique de type connu en soi. The tacheometer used in the device according to the invention can be constituted by an automatic tacheometer of a type known per se.
Ce tachéomètre est en fait un tachéomètre de suivi automatique d'une cible mobile et comprend des moyens d'émission 5 des informations de position en X,Y et
Z en direction de moyens de réception 6 portés par ltengin, ces informations étant transmises par exemple par voie radio-électrique ou optique de façon classique.This tachometer is in fact a tachometer for automatically tracking a moving target and includes means 5 for transmitting position information in X, Y and
Z towards reception means 6 carried by ltengin, this information being transmitted for example by radio or optical means in a conventional manner.
Ces informations sont ensuite introduites dans un calculateur de position classique porté par l'engin de travaux publics, qui sera décrit plus en détail par la suite. This information is then introduced into a conventional position calculator carried by the public works machine, which will be described in more detail below.
Ce calculateur reçoit également des informations provenant de moyens de mesure de l'inclinaison de l'engin dans deux directions à peu près perpendiculaires. This computer also receives information from means for measuring the inclination of the machine in two approximately perpendicular directions.
Ces directions peuvent être par exemple, la direction longitudinale et la direction transversale de l'engin. These directions can be for example, the longitudinal direction and the transverse direction of the machine.
Ces moyens de mesure de l'inclinaison peuvent par exemple être constitués par des inclinomètres de type classique, désignés par les références 7 et 8 sur cette figure. These inclination measuring means can for example be constituted by inclinometers of conventional type, designated by the references 7 and 8 in this figure.
Les informations de sortie correspondantes désignées par I1 et I2 sur cette figure, sont également introduites dans le calculateur. The corresponding output information designated by I1 and I2 in this figure is also introduced into the computer.
Enfin, ce calculateur reçoit également des informations provenant de moyens de mesure de l'orientation de l'engin, désignés par la référence 9 sur cette figure. Finally, this computer also receives information from means for measuring the orientation of the machine, designated by the reference 9 in this figure.
Ces moyens de mesure de l'orientation de l'engin sont par exemple constitués par un compas magnétique délivrant des informations d'orientation 0 de l'engin. These means for measuring the orientation of the machine are for example constituted by a magnetic compass delivering orientation information 0 of the machine.
On conçoit alors que le calculateur embarqué à bord de l'engin reçoit les coordonnées de position en
X,Y,Z d'un point de celui-ci dans un système de repère, des informations relatives à l'inclinaison de cet engin dans deux directions à peu près perpendiculaires et des informations d'orientation de cet engin, ce qui lui permet de déterminer en continu les déplacements de cet engin sur le terrain et ceci à partir d'une seule référence de position établie sur le terrain et matérialisée par la position de référence du tachéomètre.It can therefore be seen that the computer on board the machine receives the position coordinates in
X, Y, Z of a point of this one in a reference system, information relating to the inclination of this machine in two approximately perpendicular directions and information of orientation of this machine, which allows him to continuously determine the movements of this machine on the ground and this from a single position reference established on the ground and materialized by the reference position of the tacheometer.
Ces informations de déplacement sont ensuite utilisées par exemple de façon classique par ce calculateur pour contrôler la position de l'outil de l'engin de travaux publics par rapport au châssis de celui-ci, afin d'obtenir une surface de terrain souhaitée après passage de l'engin. This displacement information is then used for example in a conventional manner by this computer to control the position of the tool of the public works machine relative to the chassis thereof, in order to obtain a desired ground surface after passing of the craft.
En effet, ce calculateur peut comporter en mémoire des informations relatives à une surface prédéterminée à obtenir après passage de l'engin de travaux publics. Indeed, this calculator can include in memory information relating to a predetermined area to be obtained after passing the public works vehicle.
Après initialisation et en fonction de cette surface et des déplacements de l'engin, le calculateur contrôle la position de l'outil de réglage par rapport au châssis de l'engin pour obtenir la surface prédéterminée. After initialization and as a function of this surface and of the movements of the machine, the computer checks the position of the adjustment tool relative to the chassis of the machine to obtain the predetermined surface.
Ce contrôle est rar exemple réalisé par commande des moyens de réglage de la position de l'outil par rapport au châssis, constitués par exemple par des vérins interposés entre ce châssis et cet outil. This control is a rare example carried out by controlling means for adjusting the position of the tool with respect to the chassis, constituted for example by jacks interposed between this chassis and this tool.
Sur la Fig.2, le calculateur est désigné par la référence 10 et la mémoire associée à celui-ci par la référence 11, tandis que les moyens de réglage de la position de l'outil par rapport au châssis de l'engin sont désignés par la référence 12. In Fig. 2, the computer is designated by the reference 10 and the memory associated therewith by the reference 11, while the means for adjusting the position of the tool relative to the chassis of the machine are designated by reference 12.
Ces moyens présentent une structure et un fonctionnement classiques et ne seront donc pas décrits en détail par la suite. These means have a conventional structure and operation and will therefore not be described in detail below.
Bien que dans l'exemple de réalisation décrit, la cible associée au tachéomètre et les moyens de mesure de l'inclinaison et de l'orientation de l'engin soient fixés sur le châssis de celui-ci, il va de soi bien entendu que ces différents éléments peuvent également être disposés sur l'outil de cet engin pour contrôler directement la position de celui-ci par l'intermédiaire du calculateur, en agissant toujours sur les moyens de réglage de position de cet outil par rapport au reste du châssis du véhicule. Although in the embodiment described, the target associated with the tacheometer and the means for measuring the inclination and the orientation of the machine are fixed to the chassis thereof, it goes without saying of course that these various elements can also be arranged on the tool of this machine to directly control the position thereof by means of the computer, always acting on the means for adjusting the position of this tool relative to the rest of the chassis of the vehicle.
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