FR3019969B1 - Dispositif de rampe de pulverisation pour automoteur comportant des capteurs de distance par rapport au sol - Google Patents
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Abstract
La présente invention a pour objet un dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1), comprenant une partie centrale (6) ayant une partie de fixation sur l'automoteur, des vérins de montée/descente (10) et au moins un capteur de distance de partie centrale (9), deux bras à géométrie variable (7, 8) reliés à la partie centrale (6) et comportant chacun des vérins d'inclinaison (16, 17) et au moins un capteur de distance de bras (12, 18), et un contrôleur principal (3) relié par un réseau de communication principal (11) aux vérins de montée/descente (10) et à l'au moins un capteur de partie centrale (9), des buses de pulvérisation (20), caractérisé par le fait que chaque capteur de bras (12, 13) comprend un contrôleur embarqué (21) commandant directement par un réseau de communication auxiliaire (18) les vérins d'inclinaison (16, 17) associés afin de maintenir une distance constante programmable des bras à géométrie variable (7, 8) par rapport au sol.
Description
DISPOSITIF DE RAMPE DE PULVERISATION POUR AUTOMOTEUR
COMPORTANT DES CAPTEURS DE DISTANCE PAR RAPPORT AU SOL
La présente invention concerne le domaine des pulvérisateurs, et porte en particulier sur un dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur comportant des capteurs de distance par rapport au sol.
Dans le domaine agricole, il est nécessaire de pulvériser différents liquides sur des champs agricoles de grande surface, directement sur le sol ou sur des plantes, afin de désherber, traiter les plantes contre des maladies, détruire des insectes nuisibles aux cultures, ou appliquer des engrais foliaires, les liquides étant pulvérisés sur les champs par l'intermédiaire d'un pulvérisateur porté ou tracté par un automoteur, les liquides pouvant être des biocides (herbicides, fongicides, pesticides ...) ou des engrais chimiques (nitrates, phosphates, potassium, mélanges ...) .
De manière générale, une rampe de pulvérisation comporte deux bras articulés fixés de manière pivotante sur le cadre d'un véhicule à moteur afin d'augmenter la surface de pulvérisation de la rampe de pulvérisation et ainsi réduire le temps nécessaire pour pulvériser le champ entier avec le liquide, les deux bras étant articulés afin de monter ou descendre par rapport au sol et ainsi éviter que les bras ne heurtent le sol. Les bras sont également aptes à être entièrement relevés, c'est-à-dire relevés à la verticale, pour rendre minimal l'encombrement en largeur de la rampe de pulvérisation et ainsi permettre son passage sur des routes.
De plus, afin d'obtenir une pulvérisation uniforme sur le champ, les buses de pulvérisation disposées sur les deux bras articulés doivent être maintenues à une distance constante par rapport au sol ou aux plantes sur lequel/lesquelles le liquide est appliqué. La plupart du temps, la surface du sol du champ sur lequel l'automoteur portant la rampe de pulvérisation se déplace n'étant pas uniforme, la hauteur du cadre de la rampe de pulvérisation et les hauteurs des deux bras articulés de la rampe de pulvérisation doivent être ajustées en temps réel afin de maintenir une distance constante entre la rampe de pulvérisation entière et le sol ou les plantes du champ, le cadre, le premier bras articulé et le second bras articulé devant être commandés indépendamment afin de s'adapter à toutes les configurations de sol possibles. En effet, du fait de la très grande largeur des rampes de pulvérisation, la distance au sol à une extrémité de la rampe de pulvérisation n'est pas obligatoirement identique à la distance au sol à l'autre extrémité de la rampe de pulvérisation.
De nombreuses solutions de rampe de pulvérisation comportent des capteurs à ultrasons afin de mesurer la distance entre la rampe de pulvérisation et le sol ou les plantes du champ, les capteurs à ultrasons envoyant leurs mesures à un calculateur qui commande ensuite les mouvements des différentes parties de la rampe de pulvérisation indépendamment.
La demande de brevet américain US2006/0118654 décrit un système de commande de hauteur de rampe de pulvérisation sans contact au sol pour un véhicule comprenant un cadre, une paire de structures de rampe de pulvérisation s'étendant latéralement vers l'extérieur depuis des côtés opposés du cadre pour un mouvement pivotant de montée et descente par rapport au cadre commandé par un dispositif de commande. Les structures de rampe de pulvérisation peuvent chacune comprendre un capteur à ultrasons afin de mesurer la distance entre les structures de rampe de pulvérisation et le sol, les mesures étant ensuite envoyées au dispositif de commande afin que ce dernier commande les mouvements de montée/descente des structures de rampe de pulvérisation par l'intermédiaire de vérins. Cependant, ce système ne permet que la montée/descente du cadre et donc de la rampe de pulvérisation entière, et le cadre ne comprenant en outre pas de buses de pulvérisation, la pulvérisation du champ n'est pas optimale et nécessite donc plus de temps. De plus, l'architecture du système impose que le dispositif de commande puisse calculer toutes les mesures des capteurs à ultrasons et commander les deux structures de la rampe de pulvérisation simultanément, ce qui augmente la complexité et donc le coût et la taille du dispositif de commande.
La demande de brevet européen EP2186405 décrit une rampe de pulvérisation qui possède un dispositif d'ajustement commandable qui est fixé à des articulations entre des segments externes et des segments internes, des capteurs à ultrasons et/ou des indicateurs d'angle étant fixés sur les segments pour détecter et transférer des valeurs courantes par rapport à une position relative. Un dispositif de traitement est couplé aux capteurs à ultrasons et/ou aux indicateurs d'angle et fournit des signaux pour commander des éléments pour ajuster les segments, toujours en relation avec les segments restants. Cependant, l'architecture du dispositif impose que le dispositif de traitement puisse calculer toutes les mesures des capteurs à ultrasons et/ou des indicateurs d'angle et commander tous les segments simultanément, ce qui augmente la complexité et donc le coût et la taille du dispositif de traitement et donc de la rampe de pulvérisation dans son ensemble.
La présente invention vise à résoudre les inconvénients de l'état antérieur de la technique, en proposant un dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur comportant des capteurs de distance par rapport au sol, le dispositif de rampe de pulvérisation comprenant une partie centrale et deux bras articulés à géométrie variable comprenant respectivement un capteur de distance par rapport au sol, le capteur de la partie centrale étant relié à un contrôleur principal commandant la montée/descente de la partie centrale (et donc de l'ensemble de la rampe de pulvérisation) et les capteurs des deux bras à géométrie variable comprenant respectivement un contrôleur embarqué apte à commander l'inclinaison des bras à géométrie variable afin de maintenir une distance constante des bras à géométrie variable par rapport au sol. Ainsi, des buses orientées vers le sol disposées, de préférence, sur les parties inférieures de la partie centrale et des deux bras à géométrie variable restent à une distance constante programmable du sol, ce qui permet d'obtenir une pulvérisation uniforme sur le sol ou les plantes du champ à pulvériser. De plus, les capteurs des deux bras à géométrie variable commandent directement l'inclinaison des bras à géométrie variable, ce qui simplifie le contrôleur principal du dispositif de rampe de pulvérisation, diminuant ainsi le coût et la taille du contrôleur principal et donc de la rampe de pulvérisation globale.
La présente invention porte également sur un automoteur équipé d'un tel dispositif de rampe de pulvérisation.
La présente invention a donc pour objet un dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur, comprenant : — une partie centrale ayant une partie de fixation sur l'automoteur, des vérins de montée/descente par rapport au plan du châssis de l'automoteur lorsque la partie de fixation est fixée sur l'automoteur, et au moins un capteur de partie centrale, détectant la distance par rapport au sol de la partie centrale ; — deux bras à géométrie variable reliés respectivement en porte-à-faux au niveau de deux côtés latéraux opposés de la partie centrale et comportant chacun des vérins d'inclinaison dans un plan vertical par rapport à la partie centrale et au moins un capteur de bras, détectant chacun la distance par rapport au sol de chaque bras ; et — un contrôleur principal relié par un réseau de communication principal aux vérins de montée/descente et à 1 ' au moins un capteur de partie centrale afin de commander les vérins de montée/descente de la partie centrale en fonction des mesures réalisées par 1'au moins un capteur de partie centrale pour maintenir une distance constante programmable de la partie centrale par rapport au sol, des buses de pulvérisation orientées vers le sol étant réparties sur la partie centrale et les deux bras à géométrie variable, caractérisé par le fait que chaque capteur de bras comprend un contrôleur embarqué commandant directement par un réseau de communication auxiliaire, indépendant du réseau de communication principal, les vérins d'inclinaison associés afin de maintenir une distance constante programmable des bras à géométrie variable par rapport au sol.
Ainsi, une hauteur constante de pulvérisation est obtenue sur toute la largeur du dispositif de rampe de pulvérisation sans action manuelle de l'utilisateur, la commande des vérins de montée/descente permettant le relevage global de la rampe de pulvérisation et la commande indépendante des vérins d'inclinaison des bras à géométrie variable à gauche et à droite de la partie centrale permettant l'inclinaison dans un plan vertical des bras à géométrie variable.
En fonctionnement manuel, ces trois mouvements s'effectuent par des boutons disposés sur un manipulateur actionné par l'utilisateur, tandis qu'à l'aide du dispositif de rampe de pulvérisation comportant des capteurs de distance par rapport au sol, ces trois mouvements se font automatiquement.
Le contrôleur principal pilote uniquement le mouvement de relevage global de la rampe de pulvérisation par l'intermédiaire des mesures de hauteur réalisées par le capteur de partie centrale, les inclinaisons des bras à géométrie variable sont directement commandées par les capteurs de bras par l'intermédiaire de leurs contrôleurs embarqués.
Ainsi, les bras à géométrie variable étant directement commandés par leurs capteurs de bras respectifs, le contrôleur principal de la rampe de pulvérisation nécessite moins de capacité de calcul, ce qui diminue les coûts du contrôleur principal, l'architecture de la rampe de pulvérisation étant ainsi globalement plus rentable.
Le contrôleur principal et les contrôleurs embarqués peuvent être l'un parmi un microprocesseur, un microcontrôleur, un processeur de signal numérique (DSP), une matrice prédiffusée programmable (FPGA) ou un composant spécifique à une application (ASIC).
La partie de fixation du dispositif de rampe de pulvérisation peut être formée d'un seul tenant avec l'automoteur, ou détachable de celui-ci. Elle peut être fixée sur le châssis de l'automoteur ou sur un système d'attelage à trois points.
Le terme « automoteur », tel qu'utilisé présentement, désigne un véhicule équipé d'un moteur, en particulier un véhicule agricole de type tracteur, apte à supporter une rampe de pulvérisation.
Les bras à géométrie variable sont, de préférence, relevables perpendiculairement en équerre par rapport à la partie centrale, pour permettre une manipulation plus aisée du dispositif de rampe de pulvérisation selon l'invention durant son transport, voire pour permettre la circulation sur des routes classiques de l'automoteur équipé du dispositif de rampe de pulvérisation, avec les deux bras à géométrie variable relevés en équerre par rapport à la partie centrale pour un encombrement en largeur global sur la route minimal.
Les buses de pulvérisation sont, de préférence, sur la partie inférieure de la rampe de pulvérisation, pour éviter tout obstacle perturbant la pulvérisation entre les buses et l'objet (sol ou plantes) à pulvériser.
Chacun des bras à géométrie variable et de la partie centrale comprend, de préférence, un capteur de détection de distance, mais peut également, sans s'éloigner du cadre de la présente invention, comprendre plus d'un capteur de distance. Le nombre de capteurs de distance sera déterminé en fonction de la largeur globale de la rampe de pulvérisation.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, chaque bras à géométrie variable comporte en outre un distributeur hydraulique proportionnel relié aux vérins d'inclinaison et au réseau de communication auxiliaire afin de commander l'inclinaison des vérins d'inclinaison en fonction des mesures réalisées par le capteur de bras à géométrie variable associé, pour maintenir une distance constante programmable des bras à géométrie variable par rapport au sol.
Ainsi, le distributeur hydraulique proportionnel à deux tranches permet d'effectuer précisément les mouvements de géométrie variable gauche et droit des deux bras à géométrie variable, le distributeur hydraulique proportionnel à deux tranches étant directement commandé par les capteurs de bras à géométrie variable et non par le contrôleur principal, chaque tranche commandant l'un des deux bras à géométrie variable.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le ou les capteurs de partie centrale et le ou les capteurs de bras sont des capteurs à ultrasons. Les capteurs à ultrasons sont en effet une technologie bien connue et donc avantageuse en prix. Cependant, sans s'éloigner du cadre de la présente invention, tout capteur de distance générant un signal de distance est envisagé dans le cadre de la présente invention. Ainsi, l'invention est notamment utilisable avec des capteurs de distance optiques, mesurant une distance par temps d'aller-retour d'un faisceau optique.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, chaque capteur peut comporter en outre un module d'émission et un module de réception distincts afin d'obtenir une grande plage de détection de distance.
Ainsi, les capteurs de distance par rapport au sol du dispositif de rampe de pulvérisation ont une grande plage de détection, allant de quelques centimètres à plusieurs mètres, contrairement à des capteurs à ultrasons traditionnels à un seul module d'émission/réception, qui ont soit une très courte distance de détection soit une très grande distance de détection et ne permettent donc pas d'avoir une plage de détection allant de quelques centimètres à plusieurs mètres, comme dans le cas du capteur de l'invention à module d'émission et module de réception séparés. La zone morte (valeur zéro au minimum de mesure) est ainsi très significativement réduite par rapport aux capteurs traditionnels.
Le module d'émission et le module de réception sont chacun avantageusement constitués par une cellule piézoélectrique, dans le cas d'un capteur à ultrasons.
La cellule sera avantageusement à membrane aluminium étanche et résistante aux agressions mécanique.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le réseau de communication principal et le réseau de communication auxiliaire peuvent être l'un parmi un réseau filaire, de préférence un réseau CAN, un réseau sans fil, de préférence un réseau Wifi, un réseau ZigBee®, un réseau Bluetooth®, ou une combinaison de ceux-ci.
Ainsi, l'utilisation d'un bus multiplexé (CAN) permet de réduire la quantité de câbles entre les différents éléments connectés.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur comprend en outre un manipulateur et un écran de contrôle et de commande reliés au contrôleur principal, le manipulateur permettant à un utilisateur de commander manuellement les vérins de montée/descente de la partie centrale et/ou les vérins d'inclinaison des deux bras à géométrie variable, l'écran de contrôle et de commande permettant à l'utilisateur de contrôler la distance de la partie centrale et des deux bras à géométrie variable par rapport au sol.
Ainsi, le manipulateur comportant un manche et/ou des boutons permet à l'utilisateur de piloter le relevage global et les géométries variables de la rampe de pulvérisation dans un fonctionnement manuel, par exemple en début et fin d'utilisation ou lors d'une maintenance du dispositif.
De plus, l'écran, qui est de préférence en couleur, affiche les informations du contrôleur principal telles que les distances de la partie centrale et des bras à géométrie variable par rapport au sol afin d'en informer l'utilisateur.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le manipulateur et l'écran de contrôle et de commande sont reliés au réseau de communication principal.
Le contrôleur principal peut avantageusement être sur le réseau de communication auxiliaire, pour permettre un dialogue entre le réseau de communication principal et le réseau de communication auxiliaire.
Ainsi, tous les messages qui sont reçus par les capteurs de bras sur le réseau de communication auxiliaire sont redirigés sur le réseau de communication principal par le capteur de partie centrale, et tous les messages du contrôleur principal à destination des capteurs de bras sont redirigés sur les capteurs de bras par l'intermédiaire du capteur de partie centrale.
Ainsi, selon une caractéristique particulière de l'invention, le dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur comprend un premier bus CAN reliant le contrôleur principal, le manipulateur, l'écran de commande et de contrôle et les vérins de montée/descente et d'inclinaison, et un second bus CAN reliant le capteur de partie centrale et les capteurs de bras.
Ainsi, les deux capteurs de bras communiquent entre eux des informations sur le pilotage courant, afin d'optimiser et d'éviter les effets de balancier de la rampe dus à la largeur de la rampe de pulvérisation.
De plus, le second bus CAN étant indépendant, une coupure du second bus CAN sur les bras à géométrie variable n'engendre pas un arrêt général de la communication du premier bus CAN du dispositif de rampe de pulvérisation, mais uniquement la perte des deux capteurs à ultrasons sur les bras à géométrie variable.
Il est à noter que sur le capteur de partie centrale, toutes les informations qui sont reçues en provenance des deux autres capteurs de bras à géométrie variable (par exemple, distance par rapport au sol, tension d'alimentation, état ...) par l'intermédiaire du second bus CAN sont redirigées vers le contrôleur principal par l'intermédiaire du premier bus CAN du dispositif de rampe de pulvérisation, le contrôleur principal pouvant ainsi envoyer les informations vers l'écran afin que celui-ci affiche ces informations pour en informer l'utilisateur.
De même, toutes les informations reçues par le capteur de partie centrale en provenance du contrôleur principal ou de l'écran et qui sont destinées aux bras à géométrie variable sont redirigées vers les capteurs de bras à géométrie variable par l'intermédiaire du second bus CAN.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le contrôleur principal et chaque contrôleur embarqué comportent un algorithme permettant la gestion et le réglage d'un ou plusieurs paramètres parmi : — le niveau d'amplification de retour du signal de capteur, — le profil d'amplification variable de signal de capteur dans le temps, — le seuil de détection des obstacles, — le taux de répétition des salves de signaux de détection, notamment des salves ultrasonores pour un capteur à ultrasons, et — le nombre d'oscillations par salve de signaux de détection, notamment des salves ultrasonores pour un capteur à ultrasons.
Ainsi, l'algorithme permet d'obtenir une amélioration de l'asservissement du dispositif de rampe de pulvérisation, empêchant ainsi les risques d'instabilité des boucles d'asservissement.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, l'écran de contrôle et de commande comprend une interface, de préférence tactile, de réglage de la distance de la partie centrale et/ou des deux bras à géométrie variable par rapport au sol, l'écran téléchargeant lors du démarrage du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur les hauteurs par défaut des capteurs de partie centrale et de bras, lesdites hauteurs par défaut étant modifiables par l'intermédiaire de l'interface de l'écran de contrôle et de commande.
Ainsi, tous les paramètres de réglage des différents capteurs sont disponibles à l'écran et peuvent être modifiés par l'utilisateur, l'utilisateur pouvant modifier, par exemple, les réglages suivants sur les capteurs : — mode manuel ou mode automatique, - hauteur de référence en mode automatique, et - sensibilité/réactivité des mouvements en mode automatique, les réglages étant entrés par l'utilisateur par l'intermédiaire de l'écran tactile puis envoyés aux différents capteurs par l'intermédiaire du premier bus CAN, puis du second bus CAN.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le contrôleur principal comprend un algorithme de réglage automatique de la distance de la partie centrale par rapport au sol en fin de rang de telle sorte qu'au moment de la coupure de la pulvérisation par l'utilisateur en fin de rang, afin d'effectuer un demi-tour ou une manœuvre analogue, la distance de la partie centrale par rapport au sol est augmentée d'une valeur réglable par l'utilisateur le temps de la manœuvre, la partie centrale redescendant à une distance de consigne par rapport au sol lorsque l'utilisateur redémarre la pulvérisation.
La valeur de la distance de consigne est réglée par défaut dans le contrôleur principal, mais peut évidemment être modifiable par l'utilisateur, par exemple au moyen de l'écran de contrôle et de commande.
Ainsi, cela évite que les bras à géométrie variable touchent le sol lors d'un demi-tour en fin de rang d'un automoteur portant le dispositif de rampe de pulvérisation.
La présente invention a également pour objet un automoteur caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur selon la présente invention.
Le dispositif de rampe de pulvérisation peut facilement être fixé sur un automoteur au niveau de la partie centrale du dispositif de rampe de pulvérisation, le manipulateur et l'écran du dispositif de rampe de pulvérisation étant disposés à l'intérieur de la cabine de l'automoteur à proximité de l'utilisateur.
Il est à noter que le dispositif de rampe de pulvérisation pourrait également comprendre des roues disposées et fixées sous la partie centrale du dispositif de rampe de pulvérisation afin d'être tracté par un automoteur, sans s'écarter du cadre de la présente invention.
Selon une caractéristique particulière de l'invention, le contrôleur principal du dispositif de rampe de pulvérisation est relié à un contrôleur de l'automoteur afin de prendre en compte des paramètres de l'automoteur, de telle sorte que le contrôleur principal du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur modifie en temps réel la sensibilité de l'asservissement du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur en fonction des paramètres de l'automoteur.
Ainsi, si le réseau de communication principal est un réseau CAN, il pourra facilement s'interfacer avec le réseau CAN de l'automoteur pour un échange de ces paramètres.
Ainsi, lors d'un virage de l'automoteur qui tend à rapprocher du sol de façon rapide le bras à géométrie variable intérieur au virage, du fait de la force centrifuge qui bascule le châssis pendulaire autour de son axe, la remontée de la rampe de pulvérisation est plus réactive, tout en contrôlant l'instabilité de la boucle d'asservissement.
Un traitement logiciel peut permettre le remplacement d'un étage matériel de l'un des capteurs et l'amélioration de la sensibilité.
Les paramètres de l'automoteur peuvent être, par exemple, la vitesse de l'automoteur et l'inclinaison des roues directrices de l'automoteur.
En intégrant les valeurs des signaux du capteur de rotation de position du pivot des roues directrices et la valeur du signal de vitesse de l'automoteur, un algorithme dans le contrôleur principal et/ou dans les contrôleurs embargués peut modifier en permanence la sensibilité de l'asservissement afin de rendre plus réactive la remontée de la rampe de pulvérisation, tout en contrôlant l'instabilité de la boucle d'asservissement.
Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre illustratif et non limitatif, un mode de réalisation préféré, avec référence aux dessins annexés.
Sur ces dessins : - la Figure 1 est un schéma-bloc d'un dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur selon la présente invention ; - la Figure 2 est une vue schématigue du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur selon la Figure i ; - les Figures 3A et 3B sont des vues schématigues du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur selon la Figure 1, avant et après détection des capteurs de distance par rapport au sol ; et - la Figure 4 est une vue schématigue en coupe d'un capteur de bras du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur selon la présente invention.
Si l'on se réfère aux Figures 1 et 2, on peut voir qu'il y est représenté un dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 selon la présente invention.
Le dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 comporte une rampe de pulvérisation 2, un contrôleur principal 3, un manipulateur 4 et un écran de contrôle et de commande 5.
La rampe de pulvérisation 2 comporte une partie centrale 6 et des premier et second bras à géométrie variable 7, 8 reliés respectivement en porte-à-faux au niveau de deux côtés latéraux opposés de la partie centrale 6 .
Des buses de pulvérisation (non représentées sur les Figures 1 et 2 pour ne pas surcharger les dessins) orientées vers le sol sont réparties sur les parties inférieures de la partie centrale 6 et des deux bras à géométrie variable 7, 8 de la rampe de pulvérisation 2, afin de pulvériser un liquide sur le sol ou les plantes du champ à pulvériser, les buses de pulvérisation devant être maintenues à une certaine distance constante par rapport au sol afin de réaliser une pulvérisation optimale.
La partie centrale 6 comporte une partie de fixation sur l'automoteur (non représentée sur les Figures 1 et 2), un capteur de partie centrale 9, détectant la distance par rapport au sol de la partie centrale 6, et des vérins de montée/descente 10 par rapport au plan du châssis de l'automoteur lorsque la partie de fixation de la partie centrale 6 est fixée sur l'automoteur.
Il est à noter que la partie centrale 6 pourrait comporter plusieurs capteurs de partie centrale 9, sans s'écarter du cadre de la présente invention.
Le contrôleur principal 3, le manipulateur 4, l'écran de contrôle et de commande 5 et le capteur de partie centrale 9 sont reliés ensemble par un réseau de communication principal 11, le réseau de communication principal 11 étant un premier bus CAN.
Il est à noter que le réseau de communication principal 11 pourrait également être l'un parmi un réseau filaire, un réseau sans fil, de préférence un réseau Wifi, un réseau ZigBee® ou un réseau Bluetooth® ou une combinaison de ceux-ci, sans s'écarter du cadre de la présente invention.
Le contrôleur principal 3 est relié aux vérins de montée/descente 10 de la partie centrale 6 par le réseau de communication principal 11, ainsi le contrôleur principal 3 peut commander les vérins de montée/descente 10 de la partie centrale 6 en fonction des mesures réalisées par le capteur de partie centrale 9 pour maintenir une distance constante programmable de la partie centrale 6 par rapport au sol.
Le contrôleur principal 3 reçoit les données de mesures de hauteur réalisées par le capteur de partie centrale 9 par l'intermédiaire du réseau de communication principal 11 puis le contrôleur principal 3 traite les données et commande les vérins de montée/descente 10 de la partie centrale 6 afin de réaliser un relevage/abaissement global de la rampe de pulvérisation 2 en fonction des mesures de hauteur réalisées par le capteur de partie centrale 9 afin de maintenir une distance constante programmable de la partie inférieure de la partie centrale 6 par rapport au sol.
Le contrôleur principal 3 est un microcontrôleur mais pourrait également être l'un parmi un microprocesseur, un processeur de signal numérique (DSP), une matrice prédiffusée programmable (FPGA) ou un composant spécifique à une application (ASIC), sans s'écarter du cadre de la présente invention.
Les premier et second bras à géométrie variable 7, 8 comportent chacun un capteur de bras 12, 13, détectant chacun la distance par rapport au sol du bras à géométrie variable 7, 8 associé, un distributeur hydraulique proportionnel 14, 15 et des vérins d'inclinaison 16, 17 dans un plan vertical par rapport à la partie centrale 6.
Il est à noter que les premier et second bras à géométrie variable 7, 8 pourraient chacun comporter plusieurs capteurs de bras 12, 13, sans s'écarter du cadre de la présente invention.
Tel que décrit plus en détail dans la Figure 4, les capteurs de bras 12, 13 comprennent chacun un contrôleur embarqué (non représenté sur les Figures 1 et 2) commandant directement par un réseau de communication auxiliaire 18, indépendant du réseau de communication principal 11, les vérins d'inclinaison 16, 17 associés afin de maintenir une distance constante programmable des bras à géométrie variable 7, 8 par rapport au sol, le réseau de communication auxiliaire 18 étant un second bus CAN.
Il est à noter que le réseau de communication auxiliaire 18 pourrait également être l'un parmi un réseau filaire, un réseau sans fil, de préférence un réseau Wifi, un réseau ZigBee® ou un réseau Bluetooth®, ou une combinaison de ceux-ci, sans s'écarter du cadre de la présente invention.
Les distributeurs hydrauliques proportionnels 14, 15 sont reliés aux vérins d'inclinaison 16, 17 associés et au réseau de communication auxiliaire 18 afin de commander l'inclinaison des vérins d'inclinaison 16, 17 associés en fonction des mesures de hauteur réalisées par les capteurs de bras 12, 13, indépendamment du capteur de partie centrale 9 et du contrôleur principal 3.
Le capteur de partie centrale 9 et les capteurs de bras 12, 13 sont des capteurs à ultrasons. Cependant, sans s'éloigner du cadre de la présente invention, tout capteur de distance générant un signal de distance est envisagé dans le cadre de la présente invention. Ainsi, l'invention est notamment utilisable avec des capteurs de distance optiques, mesurant une distance par temps d'aller-retour d'un faisceau optique.
Le capteur de partie centrale 9 et les capteurs de distance de bras 12, 13 sont reliés ensemble par le réseau de communication auxiliaire 18. Ainsi, les deux capteurs de bras 12, 13 communiquent entre eux des informations sur le pilotage courant, afin d'optimiser et d'éviter les effets de balancier de la rampe de pulvérisation 2 dus à la largeur de la rampe de pulvérisation 2.
Les informations reçues sur le capteur de partie centrale 9 en provenance des deux autres capteurs de bras 12, 13 (par exemple, distance par rapport au sol, tension d'alimentation, état ...) par l'intermédiaire du second bus CAN 18 sont redirigées vers le contrôleur principal 3 par l'intermédiaire du premier bus CAN 11, le contrôleur principal 3 pouvant ainsi envoyer les informations vers l'écran 5 afin que celui-ci affiche ces informations pour en informer l'utilisateur.
De même, toutes les informations reçues par le capteur de partie centrale 9 en provenance du contrôleur principal 3 ou de l'écran 5 et qui sont destinées aux bras à géométrie variable 7, 8 sont redirigées vers les capteurs de bras 12, 13 par l'intermédiaire du second bus CAN 18.
Le contrôleur principal 3 et chaque contrôleur embarqué des capteurs de bras 12, 13 comportent un algorithme permettant la gestion et le réglage d'un ou plusieurs paramètres parmi le niveau d'amplification de retour de signal de capteur, le profil d'amplification variable dans le temps, le seuil de détection des obstacles, le taux de répétition des salves ultrasonores et le nombre d'oscillations par salve ultrasonore.
Le manipulateur 4 comporte un manche et des boutons et permet à l'utilisateur de commander, dans un fonctionnement manuel, les vérins de montée/descente 10 de la partie centrale 6 et les vérins d'inclinaison 16, 17 des bras à géométrie variable 7, 8, par exemple en début et fin d'utilisation ou lors d'une maintenance du dispositif. L'écran de contrôle et de commande 5 permet à l'utilisateur de contrôler la distance de la partie centrale 6 et des deux bras à géométrie variable 7, 8 par rapport au sol, l'écran 5 étant de préférence en couleur. L'écran de contrôle et de commande 5 comprend une interface, de préférence tactile, de réglage de la distance de consigne de la partie centrale 6 et des deux bras à géométrie variable 7, 8 par rapport au sol.
Lors du démarrage du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1, l'écran 5 télécharge à partir du contrôleur principal 3 les hauteurs par défaut du capteur de partie centrale 9 et des capteurs de bras 12, 13, lesdites hauteurs par défaut étant modifiables par l'intermédiaire de l'interface de l'écran 5.
Le contrôleur principal 3 comprend en outre un algorithme de réglage automatique de la distance de la partie centrale 6 par rapport au sol en fin de rang de telle sorte qu'au moment de la coupure de la pulvérisation par l'utilisateur en fin de rang, afin d'effectuer un demi- tour ou une manœuvre analogue, la distance de la partie centrale 6 par rapport au sol est augmentée d'une valeur réglable par l'utilisateur le temps de la manœuvre, la partie centrale 6 redescendant à une distance de consigne par rapport au sol lorsque l'utilisateur redémarre la pulvérisation.
Il est à noter que la partie centrale 6 et les bras à géométrie variable 7, 8 sont en métal, la partie centrale 6 étant, de préférence, un cadre métallique de forme rectangulaire, les bras à géométrie variable 7, 8 étant, de préférence, des cadres métalliques de forme triangulaire à angle droit.
Le dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 permet donc de maintenir automatiquement une distance constante programmable entre la rampe de pulvérisation 2 entière, c'est-à-dire la partie centrale 6 et les deux bras à géométrie variable 7, 8, et la surface du sol 19 d'un champ ou analogue.
Si l'on se réfère aux Figures 3A et 3B, on peut voir qu'il y est représenté un dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 selon la Figure 1 avant et après détection des capteurs de distance par rapport au sol 9, 12, 13.
Un automoteur, c'est à dire un véhicule équipé d'un moteur, en particulier un véhicule agricole de type tracteur, peut être équipé du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 selon la présente invention, le dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 étant fixé sur l'automoteur au moyen de la partie de fixation de la partie centrale 6.
Des buses de pulvérisation 20 sont disposées sur les parties inférieures de la partie centrale 6 et des bras à géométrie variable 7, 8 pour pulvériser un liquide sur la surface du sol 19 ou des plantes disposées à la surface du sol 19, le liquide pouvant être un biocide (herbicide, fongicide, pesticide ...) ou un engrais chimique (nitrate, phosphate, potassium, mélange ...) .
Sur la Figure 3A, l'utilisateur de l'automoteur équipé du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 déclenche le mode automatique du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 par l'intermédiaire de l'interface de l'écran de contrôle et de commande 5, ce qui déclenche le fonctionnement du capteur de partie centrale 9 de la partie centrale 6 et des capteurs de bras 12, 13 des deux bras à géométrie variable 7, 8, les capteurs 9, 12, 13 émettant des ondes ultrasonores en direction de la surface du sol 19 afin de mesurer leurs distances respectives par rapport à la surface du sol 19.
La surface du sol 19 n'étant pas plate, le capteur de bras 13 du second bras à géométrie variable 8 détecte que la distance entre ce dernier et la surface du sol 19 est supérieure à une distance de consigne.
Sur la Figure 3B, en réponse à la détection par le capteur de bras 13 que la distance entre celui-ci et la surface du sol 19 est supérieure à la distance de consigne, le contrôleur embarqué du capteur de bras 13 commande, par l'intermédiaire du distributeur hydraulique proportionnel 15, les vérins d'inclinaison 17 du second bras à géométrie variable 8 pour incliner vers le bas le second bras à géométrie variable 8 afin que ce dernier soit à la distance de consigne par rapport à la surface du sol 19.
Il est à noter que le contrôleur principal 3 du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 peut être relié à un contrôleur de l'automoteur afin de prendre en compte des paramètres de l'automoteur, tels que la vitesse de l'automoteur ou l'inclinaison des roues directrices de l'automoteur, de telle sorte que le contrôleur principal 3 modifie en temps réel la sensibilité de l'asservissement du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 en fonction des paramètres de 1 ' automoteur.
Il est à noter que pour utiliser le dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1 en mode automatique, l'utilisateur doit, par exemple, appuyer rapidement et dans l'ordre sur des boutons « Montée Relevage » et « Descente Relevage » situés sur le manipulateur 4, l'écran 5 indiquant alors à l'utilisateur que la partie centrale 6 et les deux bras à géométrie variable 7, 8 sont en mode automatique en modifiant, par exemple, la couleur de ceux-ci en rouge sur l'écran 5. Une fois en mode automatique, si l'utilisateur appuie sur un bouton « Montée géométrie gauche » situé sur le manipulateur 4, le premier bras à géométrie variable 7 repasse en blanc sur l'écran 5, le mode automatique étant alors coupé uniquement sur le premier bras à géométrie variable 7. L'utilisateur peut donc commander manuellement un ou plusieurs éléments parmi la partie centrale 6, le premier bras à géométrie variable 7 et le second bras à géométrie variable 8, tout en laissant en mode automatique les autres éléments.
Il est à noter que si l'utilisateur n'a pas repris manuellement le relevage, la hauteur de référence des capteurs de bras 12, 13 est la hauteur de consigne de l'écran 5, et si l'utilisateur a repris manuellement le relevage, la hauteur de référence des capteurs de bras 12, 13 est la hauteur donnée par le capteur de partie centrale 9, ce qui permet d'assurer le parallélisme des bras à géométrie variable 7, 8 avec la surface du sol 19.
Si l'on se réfère à la Figure 4, on peut voir qu'il y est représenté un capteur de bras 12 du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur 1.
Le capteur de bras 12 comporte un contrôleur embarqué 21, ainsi qu'un module d'émission 22 et un module de réception 23 distincts afin d'obtenir une grande plage de détection de distance.
Le contrôleur embarqué 21 est un microcontrôleur mais pourrait également être l'un parmi un microprocesseur, un processeur de signal numérique (DSP), une matrice prédiffusée programmable (FPGA) ou un composant spécifique à une application (ASIC), sans s'écarter du cadre de la présente invention.
Le module d'émission 22 et le module de réception 23 sont reliés au contrôleur embarqué 21 de manière filaire.
Le contrôleur embarqué 21 commande l'envoi d'une onde ultrasonore d'émission 24 par le module d'émission 22 vers la surface du sol 19, l'onde ultrasonore d'émission 24 étant réfléchie par la surface du sol 19. Le module de réception 23 reçoit ensuite l'onde ultrasonore réfléchie 25 et en informe le contrôleur embarqué 21, le contrôleur embarqué 21 calculant ensuite la distance du capteur de bras 12 par rapport à la surface du sol 19 par différence de temps entre l'instant d'émission de l'onde ultrasonore d'émission 24 et l'instant de réception de l'onde ultrasonore réfléchie 25.
Le contrôleur embarqué 21 est connecté à deux réseaux filaires 26 et 27, de préférence des réseaux CAN, afin de communiquer avec des composants extérieurs tels que le distributeur hydraulique proportionnel 14 ou les autres capteurs 9, 13 de la rampe de pulvérisation 2.
Il est à noter que le capteur de bras 13 et le capteur de partie centrale 9 sont identiques au capteur de bras 12.
En mode automatique, lors du pilotage de la remontée d'un des deux bras articulés, l'asservissement contrôle l'affaissement du bras opposé dû au déport gravitaire du châssis pendulaire par un signal de commande à la remontée de ce même bras opposé. Sa valeur réglable est implémentée en pourcentage du signal d'origine.
Les signaux de commande à la remontée pour les deux bras sont proportionnels. Les signaux de commande pour la descente sont à valeur fixe et en fréquence variable.
Avantageusement, la reprise manuelle d'un des deux bras ne désactive pas l'asservissement automatique de 1 ' autre.
Avantageusement, tous les paramètres de réglage des capteurs sont disponibles à l'écran en cabine.
Claims (13)
- REVENDICATIONS1 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1), comprenant : - une partie centrale (6) ayant une partie de fixation sur l'automoteur, des vérins de montée/descente. (10) par rapport au plan du châssis de l'automoteur lorsque la partie de fixation est fixée sur l'automoteur, et au moins un capteur de partie centrale (9) , détectant la distance par rapport au sol,de la partie centrale (6) ; - deux bras à géométrie variable (7, 8) reliés respectivement en porte-à-faux au niveau de deux côtés latéraux opposés de la partie centrale (6) et comportant chacun des vérins d'inclinaison (16, 17) dans un plan vertical par rapport à la partie centrale (6) et au moins un capteur de bras (12, 13), détectant chacun la distance par rapport au sol de chaque bras (7, 8) ; et - un contrôleur principal (3) relié par un réseau de communication principal (11) aux vérins de montée/descente (10) et à 1 ' au moins un capteur de partie centrale (9) afin de commander les vérins de montée/descente (10) de la partie centrale (6) en fonction des mesures réalisées par 1'au moins un capteur de partie centrale (9) pour maintenir une distance constante programmable de la partie centrale (6) par rapport au sol, des buses de pulvérisation (20) orientées vers le sol étant réparties sur la partie centrale (6) et les deux bras à géométrie variable (7, &) , caractérisé par le fait que chaque capteur de bras (12, 13) comprend un contrôleur embarqué (21) commandant directement par un réseau de communication auxiliaire (18), indépendant . du réseau de communication principal (11), les vérins d'inclinaison (16, 17) associés afin de maintenir une distance constante programmable des bras à géométrie variable (7, 8) par rapport au sol.
- 2 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chaque bras à géométrie variable (7, 8) comporte en outre un distributeur hydraulique proportionnel (14, 15) relié aux vérins d'inclinaison (16, 17) et au réseau de communication auxiliaire (18) afin de commander l'inclinaison des vérins d'inclinaison (16, 17).
- 3 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le ou les capteurs de partie centrale (9) et le ou les capteurs de bras (12, 13) sont des capteurs à ultrasons.
- 4 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon la revendication 3, caractérisé par le fait que chaque capteur à ultrasons (9, 12, 13) comporte en outre un module d'émission (22) et un module de réception (23) distincts afin d'obtenir une grande plage de détection de distance.
- 5 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le réseau de communication principal (11) et le réseau de communication auxiliaire (18) sont l'un parmi un réseau filaire, de préférence un réseau CAN, un réseau sans fil, de préférence un réseau Wifi, un réseau ZigBee®, un réseau -, Bluetooth®, ou une combinaison de ceux-ci.
- 6 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il comprend en outre un manipulateur (4) et un écran de contrôle et de commande (5) reliés au contrôleur principal (3), le manipulateur (4) permettant à un utilisateur de commander manuellement les vérins de montée/descente (10) de la partie centrale (6) et/ou les vérins d'inclinaison (16, 17) des deux bras à géométrie variable (7, 8), l'écran de contrôle et de commande (5) permettant à l'utilisateur de contrôler la distance de la partie centrale (6) et des deux bras à géométrie variable (7, 8) par rapport au sol.
- 7 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le manipulateur (4) et l'écran de contrôle et de commande (5) sont reliés au réseau de communication principal (11) .
- 8 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que le contrôleur principal (3) est sur le réseau de communication auxiliaire (18).
- 9 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé par le fait que le contrôleur principal (3) et chaque contrôleur embarqué (21) comportent un algorithme permettant la gestion et le réglage d'un . ou plusieurs paramètres parmi : - le niveau d'amplification de retour du signal de capteur, - le profil d'amplification variable du signal de capteur dans le temps, - le seuil de détection des obstacles, - le taux de répétition des salves de signaux de détection, et - le nombre d'oscillations par salve de signaux de détection.
- 10 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que l'écran de contrôle et de commande (5) comprend une interface, de préférence tactile, de réglage de la distance de la partie centrale (6) et/ou des deux bras à géométrie variable (7, 8) par rapport au sol, l'écran (5) téléchargeant lors du démarrage du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) les hauteurs par défaut des capteurs de partie centrale (9) et de bras (12, 13), lesdites hauteurs par défaut étant modifiables par l'intermédiaire de l'interface de l'écran de contrôle et de commande (5).
- 11 - Dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que le contrôleur principal (3) comprend un algorithme de réglage automatique de la distance de la partie centrale (6) par rapport au sol en fin de rang de telle sorte qu'au moment de la coupure de la pulvérisation par l'utilisateur en fin de rang, afin d'effectuer un demi-tour ou une manœuvre analogue, la distance de la partie centrale (6) par rapport au sol est augmentée d'une valeur réglable par l'utilisateur le temps de la manœuvre, la partie centrale (6) redescendant à une distance de consigne par rapport au sol lorsque l'utilisateur redémarre la pulvérisation.
- 12 - Automoteur, caractérisé par le fait qu'il est équipé d'un dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) selon l'une des revendications 1 à 11.
- 13 - Automoteur selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le contrôleur principal (3) du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) est relié à un contrôleur de l'automoteur afin de prendre en compte des paramètres de l’automoteur, de telle sorte que le contrôleur principal (3) du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) modifie en temps réel la sensibilité de l'asservissement du dispositif de rampe de pulvérisation pour automoteur (1) en fonction des paramètres de l'automoteur.
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| EP4376606A1 (fr) | Dispositif de pulverisation de produits de traitement pour vegetaux |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
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| RN | Application for restoration |
Effective date: 20151106 |
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| FC | Decision of inpi director general to approve request for restoration |
Effective date: 20151124 |
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Year of fee payment: 4 |
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