FR2718921A1 - Procédé pour la délivrance dosée, spécifique et adéquate de substances nutritives et phytosanitaires dans l'agriculture ou l'horticulture, et dispositif pour la mise en Óoeuvre dudit procédé. - Google Patents

Abstract

Dans le dispositif conforme à l'invention, si un capteur d'infrarouges (1) est guidé, en service, au-dessus de la surface plantée, une saute de rayonnement se produit sur le détecteur dudit capteur (1) lorsque, dans le champ de vision de l'optique de ce dernier, une transition intervient entre le sol (5) et une plante (4a, 4b). Après un traitement électrique correspondant, cette saute de rayonnement est exploitée pour manœuvrer un actionneur et, par conséquent, pour délivrer des substances actives.

Description

PROCEDE POUR LA DELIVRANCE DOSEE, SPECIFIQUE ET ADEQUATE

DE SUBSTANCES NUTRITIVES ET PHYTOSANITAIRES DANS

L'AGRICULTURE OU L'HORTICULTURE, ET DISPOSITIF

POUR LA MISE EN OEUVRE DUDIT PROCEDE

La présente invention se rapporte à un procédé pour la

délivrance dosée, spécifique et adéquate de substances nutri-

tives et phytosanitaires dans l'agriculture ou l'horticultu-

re; et elle concerne en outre, un dispositif pour la mise en oeuvre dudit procédé. Au stade actuel, un traitement horticole ou agricole de plantes cultivées et de plantes à croissance sauvage a lieu, dans une large mesure, de façon non spécifique; de l'eau, des engrais, des pesticides, des inhibiteurs de croissance, etc., sont inadéquatement répartis sur toute la surface cultivée. Un inconvénient réside alors dans le fait que seule une part des substances employées est délivrée, par la force des choses, à

l'emplacement qui lui est destiné, tandis que l'autre part de-

meure inutilisée, impose une nuisance au sol ainsi qu'à la nappe phréatique et génère de surcroît, chez l'utilisateur, des coQts inutilement élevés. Par ailleurs, un inconvénient consiste en

ce que les substances actives demeurées inutilisées peuvent in-

fluencer négativement la qualité de produits obtenus, c'est-à-

dire des aliments destinés à l'homme ou à des animaux dont l'homme se nourrit, et peuvent avoir des effets néfastes sur

l'être humain. Une délivrance spécifique et adéquate de sub-

stances nutritives et phytosanitaires s'avère souhaitable.

Dans ce cas, il conviendrait que de l'eau et des engrais n'at-

teignent que les plantes cultivées; que des inhibiteurs de

croissance et des substances protectrices atteignent unique-

ment les plantes à croissance sauvage, etc. Cela permettrait de réduire les quantités de substances mises en oeuvre, ce qui

aurait pour effet d'abaisser les coûts des mesures phytosani-

taires (tout en épargnant simultanément les sols, et donc l'en-

vironnement). La nuisance minimale, provoquée par les substan-

ces actives, se traduirait par un produit d'une valeur qualita-

tive supérieure.

Pour un certain nombre de plantes cultivées, telles que des légumes (chou, salade) et des plantes médicinales, une ré- colte adéquate, concernant uniquement les sujets mûrs, s'avère souhaitable ou nécessaire, ce qui s'échelonne sur une période prolongée et réclame de la main- d'oeuvre, car les fruits mûrs

doivent être identifiés et récoltés par un personnel expérimen-

té. Ainsi, ce mode de récolte est globalement compliqué et oné-

reux. L'invention a par conséquent pour objet de permettre une gestion de culture de végétaux dans laquelle, moyennant une

faible complexité, une délivrance dosée, spécifique et adéqua-

te de substances actives puisse être effectuée, en réduisant fortement, en particulier, la quantité de substances actives

mises en oeuvre et, par conséquent, les coûts d'exploitation.

En outre, l'invention doit permettre d'identifier automatique-

ment le degré de maturité de plantes, afin d'autoriser leur ré-

colte automatique et adéquate.

Le procédé conforme à l'invention est caractérisé par le fait qu'une différence est établie entre le sol et la végétation

au moyen d'un procédé optique dans la plage d'un rayonnement na-

turel, visible et infrarouge, sur la base de comportements res-

pectifs à l'émission ou à la réflexion de rayonnements, en ti-

rant également parti d'une évaporation différente de l'eau à des températures identiques et différentes; par le fait que les différences ainsi conditionnées, concernant l'intensité et la composition spectrale du rayonnement provenant du sol ou de plantes, sont détectées au moyen de capteurs optiques installés

sur un appareil de travail; par le fait qu'on en déduit, respec-

tivement, la différenciation entre le sol et la plante, ou une identification et une localisation de plantes différentes; et

par le fait que les plantes ainsi identifiées sont traitées spé-

cifiquement par activation, au moyen d'une unité de commande

électrique ou hydraulique, d'un système délivreur de substan-

ces actives qui est implanté sur l'appareil de travail et est

affecté à un capteur.

De préférence, en vue de l'identification de plantes et en vue de la différenciation de plantes cultivées ou de plantes à croissance sauvage, en tirant parti des différences dans les propriétés de rayonnement (réflexion, émission) de variétés de plantes différentes et du sol, dans tout le spectre de lumière visible et dans la plage spectrale des infrarouges proches,

l'on utilise un capteur optique comprenant plusieurs, de préfé-

rence trois, canaux de mesure dans la plage spectrale comprise entre 0,4 pm et environ 2,8 pm, c'est-à-dire deux canaux dans les bandes d'absorption chlorophyllienne avoisinant 0,45 pm ou 0,65 pm, et un troisième canal à environ 1 pm; les signaux des

trois canaux sont simultanément détectés, numérisés et trans-

mis, sous la forme de données numériques élémentaires, à une unité d'interprétation numérique branchée en aval du capteur optique; et, dans l'unité d'interprétation, les variétés des plantes détectées sont identifiées sur la base des données

numériques de tous les canaux, au moyen d'algorithmes de clas-

sification connus, et un "cycle d'initiation" est exécuté dans lequel, au début d'une utilisation, des signatures spectrales de plantes cultivées et de plantes à croissance sauvage sont captées séparément par le capteur; l'unité d'interprétation

est informée, par une unité d'entrée, de l'origine de la signa-

ture captée, selon qu'elle provient de plantes cultivées ou de

plantes à croissance sauvage; et l'algorithme de classifica-

tion optimal est établi par l'unité d'interprétation, en mode automatique ou en un dialogue avec un utilisateur, puis est

appliqué lors de l'utilisation consécutive.

De préférence, une information relative à des diamètres

de plantes cultivées est obtenue sur la base de signaux dé-

tectés, par détection, dans l'unité d'interprétation, de la du-

rée du signal provenant d'une plante et de la vitesse de dé-

placement effective de l'appareil agricole; le diamètre de la plante est calculé dans l'unité d'interprétation, à partir de ces deux grandeurs, puis est comparé au diamètre de plantes

venues à maturité de récolte, mémorisé dans l'unité d'inter-

prétation; et une récolteuse automatique est commandée à

l'aide de l'information ainsi obtenue.

L'invention concerne, de surcroît, un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé susmentionné, comportant un cap- teur optique d'infrarouges pour l'identification de plantes, auquel une unité optique destinée au rayonnement infrarouge, et un détecteur d'infrarouges, sont affectés de telle sorte que, pour la détection du rayonnement, le capteur soit de préférence

disposé perpendiculairement ou selon un angle obtus d'observa-

tion par rapport au sol, et surplombe le sol à une hauteur telle

que son champ de vision soit conçu, par coordination de la foca-

le de l'unité optique et de la taille du détecteur utilisé, de façon que l'angle du champ de vision soit entièrement couvert

par la taille habituelle d'une plante, si bien que l'unité opti-

que collecte le rayonnement infrarouge provenant respective-

ment du sol ou d'une plante, et le concentre sur le détecteur, ledit dispositif étant caractérisé par le fait que le détecteur

engendre un signal électrique dont le niveau dépend de l'inten-

sité du rayonnement venant le rencontrer, et ledit signal est traité dans une unité électronique de traitement de signaux, en

aval de laquelle sont branchés une unité de commande électroni-

que et un actionneur qui est en liaison avec le système déli-

vreur de substances actives: et par le fait que ledit système

est implanté derrière le capteur dans la direction du déplace-

ment de l'appareil de travail, de telle sorte qu'une plante soit "franchie par-dessus" tout d'abord par ledit capteur, puis par ledit système, de façon qu'une impulsion de commande, engendrée dans l'unité électronique de traitement de signaux lors du "franchissement en surplomb" d'une plante, mette l'actionneur

en fonction en vue de la délivrance de substances actives.

De préférence, le détecteur d'infrarouges est un détec-

teur pyroélectrique conçu pour une gamme d'ondes comprise entre 8 pm et 14 pm et équipé, en vue de la compensation de vibrations mécaniques, d'un second élément de détection occulté et branché

avec polarité opposée.

De préférence, des lentilles de Fresnel, matérialisant

l'optique collectrice du rayonnement et prévues en un agence-

ment multisegment, sont formées de n lentilles individuelles rectangulaires ou carrées qui sont disposées les unes à côté des autres, constituent sensiblement un alignement de lentilles et sont mises en place, devant le détecteur, en un agencement plan ou également bombé, chaque lentille individuelle ne dirigeant qu'un étroit faisceau de rayonnement vers le détecteur qui, du fait de la présence des n lentilles individuelles, reçoit le rayonnement provenant d'une bande de n faisceaux voisins; et

l'agencement multisegment en forme de bandes est orienté trans-

versalement par rapport à la direction du déplacement, et est par conséquent étroit dans la direction du déplacement, si bien qu'une forte saute de signal est obtenue lorsque sont franchies par-dessus, en service, des structures du sol présentant des propriétés de rayonnement changeantes, c'est-à-dire un passage

du sol à la végétation.

Il est de préférence prévu, sur la lentille, un dia-

phragme tubulaire se présentant comme un tube cylindrique ou

rectangulaire, en un matériau imperméable au rayonnement in-

frarouge et au rayonnement visible.

L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels:

la figure 1 est une vue schématique par-devant d'un dis-

positif, devant être installé sur un appareil agricole, pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention; la figure 2 est une élévation latérale, décalée de 900

par rapport à l'illustration de la figure 1, d'une forme de réa-

lisation d'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;

la figure 3A est une représentation schématique en pers-

pective, fortement simplifiée, de trajectoires d'un rayonne-

ment s'opérant de bas en haut, c'est-à-dire à partir du sol ou

des plantes devant y être détectées, en direction d'un détec-

teur du dispositif illustré sur la figure 1;

la figure 3B montre des faisceaux de rayonnement trans-

versalement par rapport à la direction du déplacement d'un dis-

positif analogue à l'illustration de la figure 1, associé au dispositif pour la mise en oeuvre du procédé, pour un agencement à détecteur/lentilles; la figure 3C représente un faisceau de rayonnement dans la direction du déplacement de l'appareil associé au dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention; la figure 4 est une coupe verticale d'un détecteur et d'un agencement de lentilles affecté à ce dernier; et la figure 5 est une représentation schématique en coupe, à échelle agrandie, d'un détecteur en aval duquel un agencement de lentilles est implanté, avec un diaphragme tubulaire prévu

sur l'agencement de lentilles.

La mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention re-

pose, fondamentalement, sur des appareils classiques à l'aide

desquels des substances actives sont déversées avec recouvre-

ment superficiel et sans spécificité, tels que des épandeurs d'engrais, des pulvérisateurs de cultures, des installations

d'irrigation ou d'arrosage, et dispositifs similaires. Des ap-

pareils de ce genre, et les procédés dont ils assurent la mise en

oeuvre, accusent par conséquent les inconvénients relevés ci-

avant. Dans une première forme de réalisation de l'invention, comme illustré schématiquement sur la figure 1, l'on utilise un

dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'in-

vention, selon lequel des plantes 4a et 4b sont identifiées et localisées, dans la surface cultivée, par franchissement en

surplomb; il devient, de la sorte, possible de traiter adéqua-

tement les plantes 4a et 4b identifiées et localisées. L'on uti-

lise, à cette fin, des capteurs d'infrarouges 1 (voir les figu-

res 1 et 2) qui réagissent à un rayonnement infrarouge, c'est-à-

dire à un rayonnement thermique, et à l'aide desquels des plan-

tes peuvent par conséquent être identifiées, car l'intensité de leur rayonnement se différencie de l'intensité du rayonnement

du sol 5. Les différences d'intensité du rayonnement émis rési-

dent, d'une part, dans la température différente du sol 5 et des

plantes 4a, 4b étant donné que, sous l'effet du rayonnement so-

laire, le sol 5 se réchauffe plus fortement qu'une plante vi-

vante 4a ou 4b; et, d'autre part, dans le degré d'émission et de réflexion différent du sol 5 et des plantes 4a, 4b du fait que, à

une température identique, par exemple lorsque le ciel est en-

tièrement couvert, le sol et les plantes émettent un rayonne-

ment d'intensité différente et réfléchissent de surcroit, avec

une intensité différente, le rayonnement qui vient les rencon-

trer à partir de leur environnement.

Chaque capteur d'infrarouges 1 se compose alors d'une

optique 11 appropriée au rayonnement infrarouge; d'un détec-

teur d'infrarouges 10; et d'une unité électronique (non illus-

trée en détail) de traitement de signaux, installée en aval (fi-

gures 3A et 3B). Une optique revêtant la forme d'une simple len-

tille collectrice, d'une lentille de Fresnel 11, voire d'un

groupe de miroirs, capte le rayonnement infrarouge émanant res-

pectivement du sol 5 ou de la plante 4a ou 4b, puis le concentre

sur le détecteur 10. Ce détecteur 10 engendre, à son tour, un si-

gnal électrique dont l'amplitude dépend de l'intensité du

rayonnement venant le rencontrer. Ce signal est ensuite ampli-

fié et filtré, de manière connue, dans une unité électronique de

traitement de signaux.

Le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention présente, par ailleurs, une unité de commande électronique et un actionneur qui est en liaison avec un système 2 délivreur de substances actives. Le capteur d'infrarouges 1 et le système délivreur 2 sont affectés l'un à l'autre de façon telle qu'ils soient agencés en succession dans une direction de

déplacement, évoquée par une flèche sur la figure 2, d'une ma-

chine de traitement 3 indiquée schématiquement (voir la figure 2). Ainsi, dans un premier temps, le capteur 1 "passe sur" la

plante 4a, puis vient le tour du système délivreur 2. Si, en ser-

vice, le capteur 1 est guidé au-dessus de la surface plantée, ce capteur 1 est atteint par une saute de rayonnement lorsqu'une transition, entre le sol 5 et la plante 4a, intervient dans le

champ de vision de l'optique 11. Cette saute de rayonnement pro-

voque, dans l'unité de traitement installée en aval, une saute de signal électrique qui est transmise à une unité de commande, par l'intermédiaire de laquelle l'actionneur est ensuite mis en fonction pour délivrer une substance active. Dans ce cas, l'instant et la durée de l'activation de l'actionneur sont adaptés à la vitesse de déplacement effective, ainsi qu'à la

géométrie de l'ensemble, si bien qu'une délivrance de substan-

ces actives a lieu d'une manière localement et temporellement

optimale.

Les capteurs d'infrarouges 1 utilisés conformément à

l'invention fonctionnent, de préférence, dans la plage spec-

trale de 8 pm à 14 pm, car cette plage spectrale renferme le ma-

ximum du rayonnement émis pour des objets dont la température se

situe dans la plage de températures naturelles à la saison prin-

tanière et estivale. En outre, l'atmosphère est imperméable au rayonnement infrarouge dans la plage comprise entre 5 upm et 8 pm, et entre 14 pm et 30 pm sur des trajets plus longs, de

sorte que ces plages sont de toute façon inadéquates.

L'agencement mécanique correspondant, dans son princi-

pe, à celui d'appareils de pulvérisation connus, est adapté, quant à sa géométrie, aux conditions régnant dans la surface

cultivée. En règle générale, des plantes cultivées 4a en crois-

sance se dressent en des rangs parallèles distants, les uns des

autres, d'un même espacement a, et elles présentent semblable-

ment des espacements égaux à l'intérieur d'un rang. Le sol 5

n'est pas planté entre les rangs individuels et entre les plan-

tes cultivées 4a, c'est-à-dire qu'il doit, en d'autres termes,

être exempt de plantes 4b à croissance sauvage.

Comme le met en évidence une observation de la figure 1,

des capteurs 1 et des systèmes 2 délivreurs de substances acti-

ves sont disposés, sur une perche de la machine 3 évoquée sché-

matiquement, selon le même espacement a que les rangs de plan-

tes, et donc que les plantes 4a situées dans lesdits rangs; ou, respectivement, selon les mêmes espacements que les plantes 4b à croissance sauvage, devant être combattues entre les rangs ou

entre les intervalles compris entre ces derniers.

Sur toute la largeur d'intervention, chaque rang de plantes est surplombé par un capteur 1 incluant une unité de commande, un actionneur et un système 2 délivreur de substances actives. La détection des rayonnements par les capteurs 1 a lieu, de préférence, perpendiculairement ou selon des angles obtus d'observation de haut en bas. Le champ de vision est alors conçu, par coordination de la focale de l'optique 11 et de la taille des détecteurs 10 utilisés, de telle manière qu'un angle

a du champ de vision soit entièrement couvert par la taille ha-

bituelle d'une plante respective 4a ou 4b. La hauteur opéra-

tionnelle des capteurs 1, au-dessus de la végétation, est elle

aussi coordonnée et ajustée en concordance avec la taille typi-

que de la variété de plante considérée.

Des mouvements de déplacement vacillants et irréguliers se traduisent semblablement par une influence exercée sur la direction d'observation des capteurs 1, et également du système

2 délivreur de substances actives, se présentant respective-

ment comme un dispositif de pulvérisation ou d'éjection. Cette

influence indésirable est contrecarrée, d'une part, par un di-

mensionnement conséquemment supérieur du champ de vision de chaque capteur 1, d'o la détection d'un secteur superficiel

plus grand que celui recouvert par la plante 4a ou 4b considé-

rée. D'autre part, l'influence exercée par de tels mouvements de déplacement irréguliers est maintenue faible grace au fait que les capteurs 1 et les systèmes individuels 2 délivreurs de substances actives sont placés le plus près possible au-dessus

des plantes respectives 4a ou 4b, et sont par conséquent dépla-

cés au-dessus de ces dernières, ce qui garantit une délivrance

précise de substances actives. Simultanément, un montage con-

séquemment sûr des unités individuelles a pour effet d'assurer

que, même dans les conditions d'utilisation rudes, ni les plan-

tes, ni le sol ne soient touchés par des parties du dispositif,

ou par ce dispositif proprement dit.

Lorsque par exemple, dans un champ de mais, des plantes

présentent une hauteur d'environ 30 cm dans les rangs indivi-

duels, pour un espacement a de 40 cm entre les rangs, chaque plante doit recouvrir, observée par-dessus, une surface du sol d'un diamètre d'environ 10 cm. Dans un tel cas, le capteur 1 du

dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'inven-

tion doit, par exemple, présenter les dimensions suivantes: espacement a entre les capteurs individuels 1, sur une perche entrainée par l'appareil agricole: 40 cm hauteur des capteurs individuels au-dessus du sol: cm à 45 cm focale du dispositif optique (lentilles de Fresnel 11): 8 mm diamètre d'un détecteur 10: 4 mm angle du champ de vision (plante): 12,60 à 14,3 angle a du champ de vision (total): 280 diamètre d'une surface du sol détectée: 20 cm Alors que la plante présente uniquement un diamètre de

cm, le diamètre de la surface du sol détectée est de 20 cm.

Cela a pour résultat de garantir une détection sûre de la plan-

te, même lorsque (à l'intérieur des limites préétablies) le

dispositif vacille ou le véhicule est guidé de manière impré-

cise.

Se prêtent en principe, en tant que détecteurs d'infra-

rouges 10, tous les détecteurs actuellement disponibles qui

fonctionnent dans la gamme d'ondes comprise entre 8 pm et 14 am.

L'on préférera l'utilisation et la mise en oeuvre de détecteurs

thermoélectriques, à cause de leur prix comparativement modes-

te, de leur agencement structurel normalisé (boîtiers de type

TO5), de leur fonctionnement simple (ne réclamant aucun refroi-

dissement), ainsi que de leur fiabilité. Des détecteurs thermo-

électriques consistent par exemple en un thermocouple revêtant

la forme d'une "colonne thermique", un thermistor ou une ther-

morésistance, et des détecteurs pyroélectriques. Parmi les éléments énoncés ci-dessus, celui mentionné en dernier lieu est, à son tour, particulièrement peu onéreux et présente, au premier chef, une faible constante de temps, ce qui correspond à une grande vitesse de réponse. Ces éléments rendent possible un

fonctionnement sûr du dispositif conforme à l'invention, éga-

lement lorsqu'une machine de traitement se déplace rapidement,

et c'est pourquoi l'invention leur donne la préférence d'utili-

sation. Du fait que des détecteurs pyroélectriques réagissent également en mode piézoélectrique et qu'ils sont, par consé- quent, plus ou moins fortement sensibles aux vibrations, cet aspect doit également être pris en compte au stade du choix de

détecteurs appropriés. L'on dispose, au stade actuel, de détec-

teurs qui accusent une très faible sensibilité vibratoire.

Il existe en outre des réalisations de détecteurs piézo-

électriques présentant, dans un seul et même bottier, deux élé-

ments sensibles aux rayonnements et couplés électriquement

avec polarité opposée, parmi lesquels l'un reçoit le rayonne-

ment, et l'autre est installé "avec occultation". Cela permet

d'obtenir que seul un élément réagisse à un rayonnement inci-

dent, et délivre par conséquent un signal, tandis que les deux éléments réagissent de la même façon à des vibrations. Ainsi, les deux éléments délivrent des signaux vibratoires identiques qui s'annulent réciproquement du fait du couplage avec polarité

opposée. C'est pourquoi des détecteurs de ce genre sont préfé-

rentiellement employés. De plus, des mesures d'amortissement mécanique connues permettent d'amortir davantage encore, et donc d'atténuer les influences qu'exercent des vibrations du

véhicule sur le capteur 1.

L'on utilise préférentiellement, en tant qu'optique pour la focalisation du rayonnement, des lentilles de Fresnel

11 se présentant, plus précisément, en un agencement multiseg-

ment lia tel qu'illustré schématiquement, sur la figure 3A, par une vue de dessous sans respect de l'échelle. Un tel agencement multisegment 11a se compose de n lentilles individuelles llb majoritairement rectangulaires, qui sont disposées les unes à côté des autres et forment, par conséquent, un alignement de lentilles. Les lentilles individuelles llb sont mises en place, en un agencement plan ou également bombé, devant un détecteur 10

évoqué schématiquement.

Etant donné que chaque lentille individuelle llb ne di-

rige qu'un étroit faisceau de rayonnement 11c vers le détecteur

, comme on le constate sur la figure 3B, ce détecteur 10 détec-

te un rayonnement provenant de n faisceaux 11c voisins, qui for-

ment conjointement une bande. La géométrie de chaque faisceau individuel llc, et par conséquent de la bande, dépend alors des dimensions du détecteur 10 et de l'agencement multisegment lla. Sur la figure 3A, l'on utilise par exemple un agencement

* lla de lentilles comptant huit lentilles individuelles llb pré-

sentant, respectivement, une focale de 3 cm. Lorsque le détec-

teur 10 est carré et possède une longueur de côté de 1,5 mm, il

en résulte un angle solide de 2,5 mrad pour une lentille indivi-

duelle. Lorsqu'un tel agencement est monté à une hauteur h de cm audessus du sol 5, un agencement lla de ce genre permet sensiblement de détecter une bande d'une largeur b de 50 cm et d'une profondeur t de 4 cm [il est alors tenu compte de

l'ouverture de la lentille l1b, d'environ (4 x 4)cm2].

Comme le met en évidence la figure 3C, la bande détectée est étroite dans la direction du déplacement évoquée par une flèche orientée vers la droite, de sorte qu'on obtient une forte saute de signal lorsque des structures du sol, présentant des

propriétés de rayonnement changeantes, sont balayées par-des-

sus en service; les propriétés de rayonnement changeantes se

fondent alors sur le passage du sol 5 aux plantes. Comme le révè-

le une observation de la figure 3B, une bande notablement plus large est détectée transversalement par rapport à la direction du déplacement, cette bande présentant une largeur b de 50 cm lorsque les éléments individuels ont les dimensions indiquées ci-avant. Du fait qu'il existe une relation linéaire entre la hauteur d'implantation h et la largeur b de la bande détectée, il suffit d'installer l'appareil à une hauteur h', de 62,5 cm,

lorsque la largeur de la bande à surveiller n'est que de 25 cm.

Dans ce cas, la bande ne présente plus qu'une profondeur de 2 cm dans la direction du déplacement, ce qui, néanmoins, n'est en

aucune façon désavantageux.

La figure 4 illustre un agencement comprenant un détec-

teur 10' et une lentille de Fresnel 11' munie de vingt-six élé-

ments pouvant être obtenus, à peu de frais, en tant qu'articles produits en grandes séries. L'agencement montré par la figure 4

présente un angle a de champ de vision égal à 900. Comme repré-

senté sur la figure 5, un angle a' de champ de vision, illustré à échelle non conforme, est ramené à une valeur d'environ 40 à

l'aide d'un diaphragme tubulaire Tb de dimensionnement corres-

pondant. Sur la figure 5, le diaphragme tubulaire Tb se présente

comme un tube en métal ou en matière plastique de section trans-

versale cylindrique ou rectangulaire, qui est à la fois im-

perméable aux infrarouges, et à un rayonnement visible. Le diaphragmetubulaire Tb est notamment prévu pour maintenir un courant d'air ou un vent relatif à l'écart de la lentille ou du

groupe de lentilles 11', ainsi qu'à l'écart de la face du bol-

tier qui est tournée vers le détecteur 10'. Sous l'effet d'un

courant d'air atteignant des éléments ou composants (par exem-

ple 11') tournés vers le détecteur 10', la température de ces

derniers est modifiée d'une façon telle que le détecteur d'in-

frarouges 10' peut engendrer un signal et peut déclencher une alarme signalant une défectuosité. De surcroît, le diaphragme tubulaire Tb protège la lentille ou le groupe de lentilles 11' d'une contamination par du pollen, de la rosée ou de la pluie

provenant, respectivement, de plantes ou herbes dressées.

En service, une machine de traitement 3, sur laquelle le

dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à 1l'inven-

tion est installé, est guidée de telle sorte que les capteurs 1, ainsi que les systèmes 2 délivreurs de substances actives, se

trouvent en permanence au-dessus d'un rang de plantes 4a asso-

cié. Chaque capteur 1 identifie ensuite, par lui-même, les plantes 4a situées dans son rang et il commande, indépendamment

des autres capteurs 1, la délivrance de substances actives à la-

quelle il est assigné. L'instant, la durée et la géométrie de la délivrance se présentent alors de telle sorte que la substance active parvienne uniquement à l'emplacement souhaité, selon la quantité souhaitée. Dans la pratique, cela signifie que des buses pulvérisatrices doivent, par exemple, être équipées d'un

cône de pulvérisation plus étroit que dans le cas d'une pulvéri-

sation avec recouvrement superficiel; ou bien qu'une substance répandue n'est pas projetée quasi horizontalement, mais doit ruisseler perpendiculairement au sol 5 ou est respectivement, par exemple, projetée par de l'air comprimé. Dans une autre forme de réalisation préférentielle de

l'invention, l'on utilise, à la place d'un capteur d'infrarou-

ges, un capteur sensible à une lumière visible dans la plage spectrale de couleur verte; l'agencement structurel est, pour le reste, le même que celui décrit ci-avant. A l'aide d'un tel capteur, il est possible d'enregistrer des différences dans

l'intensité de la fraction verte de la lumière solaire réflé-

chie par les objets. Cette différence est, par exemple, parti-

culièrement accentuée entre un sol 5 non planté, et des plantes 4a et 4b considérées. Il en résulte par conséquent au cours du mouvement du capteur 1, lors d'une transition entre un sol 5 non planté et une plante respective 4a ou 4b, une forte variation de

signal sur la base de laquelle la plante peut être identi-

fiée. A l'aide des formes de réalisation, décrites jusque-là, de dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé, des plantes cultivées 4a peuvent être identifiées sur un sol 5 par ailleurs

non planté. La description ci-après porte sur d'autres formes

de réalisation permettant, aussi bien, d'identifier des plan-

tes dans un sol planté sans recouvrement, que de distinguer les unes des autres des plantes cultivées 4a et des plantes 4b à croissance sauvage. Dans une première forme de réalisation, ce problème est traité en deux solutions partielles. Cette forme

de réalisation peut être appliquée dans le cas de l'ordonnance-

ment susdécrit de plantes cultivées 4a, en des rangs parallèles

distants d'un espacement égal a, en se fondant alors sur l'expé-

rience acquise, selon laquelle des plantes situées entre les

rangs ne peuvent être, pratiquement, que des plantes 4b à crois-

sance sauvage. Conformément à l'invention, l'on utilise l'une des formes de réalisation décrites ci-avant, qui est toutefois

pourvue de capteurs supplémentaires 1 et de systèmes supplémen-

taires 2 délivreurs de substances actives, ce qui permet d'identifier et de localiser à la fois les plantes cultivées 4a situées dans les rangs, et des plantes 4b à croissance sauvage,

présentes entre les rangs des plantes cultivées 4a.

Les plantes 4b à croissance sauvage, ainsi identifiées entre les rangs, peuvent ensuite être combattues par des moyens appropriés et cela, plus précisément, d'une manière analogue au traitement susdécrit concernant des plantes cultivées 4a. En fonction de l'étendue superficielle des plantes 4b à croissance sauvage, devant être identifiées, il peut être nécessaire de juxtaposer un plus grand nombre de capteurs en vue de surveiller chacun des intervalles séparant les rangs. A cette fin, il est

également possible d'employer un détecteur en plusieurs élé-

ments dans un unique capteur.

Sur la base de la position de l'élément de détection dé-

livrant des signaux, il est alors possible de déduire la posi-

tion de la plante 4b à croissance sauvage, dans l'intervalle si-

tué entre les rangs, et les mesures nécessaires peuvent être exécutées avec adéquation correspondante. A cet effet, il est

également possible d'affecter, au capteur équipé d'un détec-

teur en plusieurs éléments, une unité de délivrance comprenant, respectivement, plusieurs buses ou orifices de déversement qui sont commandé(e)s par l'élément de détection associé. Le nombre

des éléments de détection, leur agencement optique et leur géo-

métrie mécanique, de même que les unités de délivrance, doivent

être mutuellement coordonnés de telle sorte que tout l'inter-

valle entre les rangs puisse être surveillé et traité avec la résolution géométrique souhaitée, c'est-à-dire la taille des parcelles du sol détectées indépendamment les unes des

autres.

La seconde solution partielle consiste à identifier, au

moyen des capteurs 1 surveillant les rangs des plantes culti-

vées 4a, des plantes 4b à culture sauvage intercalées entre les-

dites plantes 4a à l'intérieur desdits rangs; en d'autres ter-

mes, la différenciation porte respectivement sur des plantes

cultivées 4a et sur des plantes 4b à croissance sauvage. Confor-

mément à l'invention, il est tiré parti, à l'aide des capteurs

d'infrarouges 1, de l'intensité différente du rayonnement in-

frarouge de plantes cultivées et à croissance sauvage. A titre d'exemple, l'intensité du rayonnement infrarouge de plantes feuillues et d'herbages est différemment accentuée, et permet par conséquent de les différencier. Pour y parvenir, il est en général nécessaire de soumettre le ou les capteur(s) à ce qu'on

appelle une 'phase d'initiationt; cela signifie que la signa-

ture spectrale de plantes cultivées 4a et de plantes 4b à crois-

sance sauvage est captée séparément, à l'aide du capteur 1, au début de chaque utilisation. Par l'intermédiaire d'une unité d'entrée, l'unité électronique de traitement des signaux est ensuite informée de l'origine des signatures captées, selon qu'elles proviennent de plantes cultivées 4a ou de plantes 4b à

croissance sauvage. L'algorithme optimal pour la classifica-

tion (formation d'un quotient différentiel, etc.) est ensuite établi par l'unité d'interprétation, en mode automatique ou en un dialogue avec l'utilisateur, puis est appliqué lors d'une

utilisation consécutive.

La nuance de coloration de la verdeur des plantes cons-

titue également, de façon similaire, un indicateur de la varié-

té de plantes. Des plantes différentes peuvent être identifiées

à leur verdeur, suite aux propriétés de réflexion différentes.

Les mêmes considérations s'appliquent, de manière analogue,

aux colorations des plantes 4a, 4b et du sol 5 dans tout le spec-

tre de la lumière visible. Les différences du comportement à la

réflexion et à l'émission sont particulièrement marquées, éga-

lement, dans la plage spectrale des infrarouges proches.

Conformément à l'invention, il est tiré parti de ces

états de faits, dans une autre forme de réalisation préféren-

tielle, pour distinguer des plantes cultivées 4a et des plantes

4b à croissance sauvage, à l'aide d'un capteur optique compre-

nant plusieurs canaux dans la plage spectrale comprise entre 0,4 pm et environ 2,8 pm. Par exemple, un capteur présente trois canaux de mesure, c'est-à-dire deux canaux dans les bandes d'absorption chlorophyllienne avoisinant 0,45 pm et 0,65 pm, et

un troisième canal à environ 1 pm. Les signaux de ces trois ca-

naux sont simultanément détectés, numérisés et transmis, sous

la forme de données numériques élémentaires, à une unité d'in-

terprétation numérique branchée en aval du capteur. Un calcula-

teur, par exemple un microprocesseur, peut être employé en tant qu'unité d'interprétation numérique. Dans une telle unité

d'interprétation, les natures des données détectées sont en-

suite identifiées sur la base des données numériques de tous les

canaux, au moyen d'algorithmes de classification connus.

Etant donné que les propriétés de réflexion des plantes, dont il est tiré parti, dépendent de l'age de ces dernières, de leur degré de maturité, de leur état nutritionnel, ainsi que de la structure et de l'humidité du site de plantation; et que, en outre, leur signature spectrale dépend du rayonnement solaire incident considéré, de la couverture nuageuse, du brouillard, de la brume et paramètres similaires, un dispositif conforme à l'invention permet d'effectuer ce qu'on appelle un "cycle d'initiationt (pour le reste, la signature du sol est également tributaire de la composition de ce dernier, de son humidité et

de son irradiation).

A cette fin, au début d'une utilisation, la signature

spectrale de plantes cultivées et de plantes à croissance sau-

vage est captée séparément à l'aide du capteur. Ensuite, par l'intermédiaire d'une unité d'entrée, l'unité d'interprétation est informée de l'origine des signatures captées, selon

qu'elles émanent de plantes cultivées ou de plantes à crois-

sance sauvage. L'algorithme de classification optimal est alors établi par l'unité d'interprétation, en mode automatique

ou sous la forme d'un dialogue avec l'utilisateur, puis est ap-

pliqué lors de l'utilisation consécutive.

Tous les exemples de réalisation décrits jusque-là peu-

vent également être utilisés pour déterminer le diamètre des plantes détectées, c'est-à-dire le diamètre dans la direction du déplacement de la machine agricole. Les capteurs optiques

enregistrent une variation de signal lorsqu'une plante par-

vient dans leur champ de vision, et une autre variation de si-

gnal lorsque la plante quitte de nouveau le champ de vision. Le

laps de temps, séparant les deux processus de variation de si-

gnaux, est déterminé dans l'unité d'interprétation; la vitesse effective de la machine (dont le patinage est corrigé) est, en outre, également enregistrée dans ladite unité. Cette unité

d'interprétation forme le produit de la durée et de la vitesse.

L'information ainsi obtenue, relative à la taille (c'est-à-

dire au diamètre) de la plante, est comparée à la taille, mémo-

risée dans l'unité d'interprétation, d'une plante de la variété considérée, venue à maturité de récolte. Il en résulte que l'instruction respective "récolter' ou 'ne pas récolter" est donnée à la récolteuse automatique correspondante de la machine

qui, d'une manière analogue à la forme de réalisation de la fi-

gure 2, est implantée derrière le capteur 1 dans la direction du déplacement, par rapport au système 2 délivreur de substances

actives, et qui procède alors de façon correspondante.

A l'aide des procédés conformes à l'invention, ainsi que des dispositifs pour la mise en oeuvre desdits procédés, il est possible, en matière phytosanitaire, d'identifier des plantes

cultivées sur une surface utilisée à des fins agricoles ou hor-

ticoles et, de surcroît, de différencier des plantes cultivées 4a de plantes 4b à croissance sauvage. Des plantes identifiées peuvent être ensuite traitées adéquatement; par exemple, des plantes cultivées 4a sont irriguées, engraissées ou traitées par des moyens antiparasitaires, tandis que des plantes 4b à croissance sauvage sont anéanties mécaniquement, chimiquement

ou thermiquement. A l'aide des procédés conformes à l'inven-

tion, et des dispositifs pour la mise en oeuvre desdits procé-

dés, les substances actives employées sont délivrées exclusi-

vement aux emplacements qui leur sont destinés, et selon le mi-

nimum quantitatif nécessaire, si bien que leur emploi s'en

trouve ainsi optimalisé d'une manière économique et écologi-

que. L'enveloppe financière, concernant en particulier les

coûts des substances actives devant être délivrées, est dimi-

nuée grâce à une utilisation économe; l'indésirable nuisance imposée au sol, à la nappe phréatique et aux plantes de culture, est simultanément cantonnée à un minimum. De plus, la qualité

des plantes cultivées produites est augmentée. Un avantage par-

ticulier, conféré par l'invention, réside dans le fait que di-

verses étapes de traitement peuvent être simultanément exécu-

tées en une intervention: ainsi, les plantes cultivées 4a peu- vent être engraissées et arrosées, tandis que les plantes 4b à

croissance sauvage sont concomitamment combattues. Il en ré-

sulte une économie du temps de travail et de l'énergie de tra-

vail (par exemple du carburant). De surcroît, à l'aide des pro-

cédés conformes à l'invention et des dispositifs pour la mise en oeuvre de ces procédés, la récolte de plantes individuelles, ne pouvant être jusqu'à présent effectuée que de manière complexe, peut être automatisée et peut, par conséquent, être exécutée de

façon plus économique.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'invention telle que décrite et représentée,

sans sortir de son cadre.

Claims (7)

-R E V E N D I C A T I ONS-

1. Procédé pour la délivrance dosée, spécifique et adé-

quate de substances nutritives et phytosanitaires dans l'agri-

culture ou l'horticulture, procédé caractérisé par le fait qu'une différence est établie entre le sol (5) et la végétation (4a, 4b) au moyen d'un procédé optique dans la plage d'un rayon-

nement naturel, visible et infrarouge, sur la base de comporte-

ments respectifs à l'émission ou à la réflexion de rayonne-

ments, en tirant également parti d'une évaporation différente de l'eau à des températures identiques et différentes; par le fait que les différences ainsi conditionnées, concernant

l'intensité et la composition spectrale du rayonnement prove-

nant du sol ou de plantes, sont détectées au moyen de capteurs optiques (1) installés sur un appareil de travail; par le fait qu'on en déduit, respectivement, la différenciation

entre le sol et la plante, ou une identification et une locali-

sation de plantes différentes (4a, 4b); et

par le fait que les plantes ainsi identifiées sont traitées spé-

cifiquement par activation, au moyen d'une unité de commande

électrique ou hydraulique, d'un système (2) délivreur de subs-

tances actives qui est implanté sur l'appareil de travail et est

affecté à un capteur (1).

2. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, comportant un capteur optique d'infrarouges (1) pour l'identification de plantes, auquel une unité optique

(11) destinée au rayonnement infrarouge, et un détecteur d'in-

frarouges (10), sont affectés de telle sorte que, pour la détec-

tion du rayonnement, le capteur (1) soit de préférence disposé perpendiculairement ou selon un angle obtus d'observation par rapport au sol, et surplombe le sol à une hauteur telle que son champ de vision soit conçu, par coordination de la focale de l'unité optique (11) et de la taille du détecteur (10) utilisé, de façon que l'angle (a) du champ de vision soit entièrement couvert par la taille habituelle d'une plante (4a, 4b), si bien que l'unité optique (11) collecte le rayonnement infrarouge provenant respectivement du sol (5) ou d'une plante (4a, 4b), et le concentre sur le détecteur (10), dispositif caractérise par le fait que le détecteur (10) engendre un signal électrique dont

le niveau dépend de l'intensité du rayonnement venant le ren-

contrer, et ledit signal est traité dans une unité électronique de traitement de signaux, en aval de laquelle sont branchés une

unité de commande électronique et un actionneur qui est en liai-

son avec le système (2) délivreur de substances actives; et par le fait que ledit système (2) est implanté derrière le capteur (1) dans la direction du déplacement de l'appareil de travail

(3), de telle sorte qu'une plante (4a) soit "franchie par-des-

sus" tout d'abord par ledit capteur (1), puis par ledit système (2), de façon qu'une impulsion de commande, engendrée dans

l'unité électronique de traitement de signaux lors du "fran-

chissement en surplomb" d'une plante (4a), mette l'actionneur

en fonction en vue de la délivrance de substances actives.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le détecteur d'infrarouges (10) est un détecteur pyroélectrique conçu pour une gamme d'ondes comprise entre 8 Vm

et 14 pm et équipé, en vue de la compensation de vibrations mé-

caniques, d'un second élément de détection occulté et branché

avec polarité opposée.

4. Procédé selon la revendication 1, utilisant le dispo-

sitif selon les revendications 2 et 3, procédé caractérisé par

le fait que, en vue de l'identification de plantes (4a, 4b) et en

vue de la différenciation de plantes cultivées (4a) ou de plan-

tes (4b) à croissance sauvage, en tirant parti des différences

dans les propriétés de rayonnement (réflexion, émission) de va-

riétés de plantes (4a, 4b) différentes et du sol (5), dans tout

le spectre de lumière visible et dans la plage spectrale des in-

frarouges proches, l'on utilise un capteur optique comprenant plusieurs, de préférence trois canaux de mesure dans la plage spectrale comprise entre 0,4 pm et environ 2,8 pm, c'est-à-dire deux canaux dans les bandes d'absorption chlorophyllienne avoisinant 0,45 pm ou 0,65 pm, et un troisième canal à environ 1 pm; par le fait que les signaux des trois canaux sont simultanément

détectés, numérisés et transmis, sous la forme de données numé-

riques élémentaires, à une unité d'interprétation numérique branchée en aval du capteur optique (1); et par le fait que, dans l'unité d'interprétation, les variétés des plantes détectées sont identifiées sur la base des données

numériques de tous les canaux, au moyen d'algorithmes de clas-

sification connus, et un "cycle d'initiation" est exécuté dans lequel, au début d'une utilisation, des signatures spectrales

de plantes cultivées (4a) et de plantes (4b) à croissance sauva-

ge sont captées séparément par le capteur; l'unité d'interpré-

tation est informée, par une unité d'entrée, de l'origine de la signature captée, selon qu'elle provient de plantes cultivées (4a) ou de plantes (4b) à croissance sauvage; et l'algorithme

de classification optimal est établi par l'unité d'interpréta-

tion, en mode automatique ou en un dialogue avec un utilisateur,

puis est appliqué lors de l'utilisation consécutive.

5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, dispositif caractérisé par le fait que des lentilles de Fresnel (11), matérialisant l'optique collectrice du rayonnement et prévues en un agencement multisegment (11a), sont formées de n lentilles individuelles (llb) rectangulaires

ou carrées qui sont disposées les unes à côté des autres, cons-

tituent sensiblement un alignement de lentilles et sont mises

en place, devant le détecteur (1), enun agencement plan ou éga-

lement bombé, chaque lentille individuelle (llb) ne dirigeant qu'un étroit faisceau de rayonnement vers le détecteur (10)

qui, du fait de la présence des n lentilles individuelles, re-

çoit le rayonnement provenant d'une bande de n faisceaux voi-

sins; et par le fait que l'agencement multisegment (11a) en forme de bandes est orienté transversalement par rapport à la direction du déplacement, et est par conséquent étroit dans la direction du déplacement, si bien qu'une forte saute de signal est obtenue lorsque sont franchies par-dessus, en service, des structures du sol présentant des propriétés de rayonnement

changeantes, c'est-à-dire un passage du sol (5) à la végéta-

tion (4a, 4b).

6. Dispositif selon les revendications 2, 3 et 5, carac-

térisé par le fait qu'il est prévu, sur la lentille (11'), un

diaphragme tubulaire (Tb) se présentant comme un tube cylindri-

que ou rectangulaire, en un matériau imperméable au rayonnement

infrarouge et au rayonnement visible.

7. Procédé selon les revendications 1 et 4, utilisant

les dispositifs selon les revendications 2, 3, 5 et 6, procédé

caractérisé par le fait

qu'une information relative à des diamètres de plantes culti-

vées (4a) est obtenue sur la base de signaux détectés, par dé-

tection, dans l'unité d'interprétation, de la durée du signal

provenant d'une plante (4a) et de la vitesse de déplacement ef-

fective de l'appareil agricole; par le fait que le diamètre de la plante est calculé dans l'unité

d'interprétation, à partir de ces deux grandeurs, puis est com-

paré au diamètre de plantes venues à maturité de récolte, mémo-

risé dans l'unité d'interprétation; et par le fait qu'une récolteuse automatique est commandée à

l'aide de l'information ainsi obtenue.