FR2747205A1 - Dispositif d'auto-guidage - Google Patents

Abstract

Dispositif d'auto-guidage. Dispositif d'auto-guidage pour machine agricole (1). Le dispositif comporte au moins un dispositif de localisation (OV), dont le signal (OS) est comparé, dans un dispositif de régulation analogique (ST), à un signal (RWS) d'angle des roues directrices (HR) de la machine (1). Le dispositif de régulation (ST) fournit un signal (SHL, SHR, LIS) de réglage à un système hydraulique de guidage (LH) agissant sur les roues directrices (HR) de la machine (1). Le dispositif se caractérise en ce qu'un signal de vitesse (VS) correspondant à la vitesse d'avance de la machine (1) asservit le dispositif de régulation (ST) de telle sorte que le signal (SHL, SHR, LIS) de réglage du système hydraulique de guidage est d'autant plus petit que la vitesse est plus grande.

Description

l

Dispositif d'auto-guidage.

L'invention concerne un dispositif d'auto-guidage, en particulier pour une machine agricole, comportant au moins un dispositif de localisation, en particulier un dispositif de localisation d'un bord du champs ou d'une rangée du produit à récolter, dont le signal de localisation, qui présente la forme d'une valeur analogique de tension (valeur de consigne) est comparé, dans un dispositif de régulation analogique, à un signal d'angle des roues, détecté par un détecteur de position des roues sur une roue directrice de la machine agricole et présentant la forme d'une autre valeur analogique de tension (valeur effective), et dans lequel, en fonction de la différence entre la valeur effective et la valeur de consigne, le dispositif de régulation fournit au moins un signal de15 réglage de l'hydraulique de guidage ou de direction, a un système hydraulique de guidage ou de direction commandé électriquement et comportant un cylindre de direction ou de guidage qui est relié à des roues directrices de la machine agricole de maniere à les diriger.20 De tels dispositifs d'auto-guidage sont connus dans la pratique depuis plusieurs annees. Habituellement, ces dispositifs sont incorporés dans des ramasseuses-hacheuses qui servent à récolter du maïs, ou encore dans des moissonneuses-batteuses. A l'aide de ces dispositifs25 d'auto-guidage, il est possible pendant la récolte de suivre la piste automatiquement et précisément, par exemple

le long du bord d'un champ de céréales ou d'une rangée de maïs. Il s'est avere, par exemple sur les moissonneuses-

batteuses habituelles, que pratiquement 60% de l'attention du conducteur sont consacrés à guider la machine. Le travail de guidage est particulièrement sollicitant parce que le guidage par les roues arrière nécessite un temps de réponse relativement long avant qu'apparaisse une

modification de la position latérale de la moissonneuse-

batteuse par rapport au champ de céréales, et ensuite, une commande correspondante dans le sens inverse doit être à nouveau effectuée pour repartir en ligne droite. Par le fait qu'elle décharge pratiquement entièrement le conducteur de cette action, le guidage automatisé permet ainsi en général une conduite plus rapide et une utilisation pratiquement complète de la largeur des outils de coupe, jusqu'à une distance résiduelle de securité de 10

à 20 cm.

Sur les dispositifs d'auto-guidage connus, la sensibilité de la régulation, et donc le comportement régulé du dispositif d'auto- guidage ou la conduite de la machine agricole, peuvent habituellement être modifiés par modification de l'amplification de la valeur de consigne, de la valeur effective ou également du signal de réglage du système hydraulique de guidage, par ajustement d'un simple potentiomètre. Pour que le système de guidage reste stable même à des vitesses de récolte assez élevées, il faut limiter la sensibilité de même que l'angle maximum admissible des roues. Cela détermine le rayon de virage minimum qui peut être réalisé. Pour cette raison, par exemple lorsque l'on pénètre dans une nouvelle rangée de maïs, il faut arriver de maniere très precise, ou encore il30 faut débrancher le guidage automatique et tourner à la main. Lors du réglage de la sensibilité du système, il faut donc toujours chercher un compromis entre une stabilité suffisante, et ce même A des vitesses de récolte assez élevées, et un angle maximum admissible des roues qui doit être aussi grand que possible pour ne pas limiter de manière trop importante le rayon de virage minimum. Pendant l'opération de récolte, si la vitesse de conduite pour laquelle le système de guidage a été réglé est dépassée, dans le cas le plus défavorable, la machine ne peut plus suivre sa piste, ce qui revient à dire qu'elle ne peut par exemple plus suivre la rangée de mais et qu'elle s'en éloigne latéralement. Pour cette raison, dans la pratique, de nombreux conducteurs n'ajustent tout simplement pas la limitation nécessaire de l'angle des roues ou la sensibilité et se passent plutôt complètement du système de

guidage automatique.

L'objet de l'invention est donc de créer un dispositif d'auto-guidage du type indiqué au début qui, dans une structure simple et économique, assure une regulation stable même à des vitesses de récolte assez élevees, et dans lequel l'angle maximum admissible des roues est aussi grand que possible aux petites vitesses, ou dans lequel une

limitation fixe n'est plus nécessaire.

Cet objet est atteint en ce qu'un signal de vitesse correspondant à la vitesse de conduite de la machine agricole asservit le dispositif de régulation de telle20 sorte que le signal de réglage du système hydraulique de guidage est d'autant plus petit que la vitesse est plus grande. Dans le dispositif d'auto-guidage selon l'invention, la sensibilité de la régulation est automatiquement ajustée en permanence de manière adaptée à chaque vitesse de conduite. Pour une conduite assez lente, un angle de roues assez grand est possible, ainsi que donc des virages sur un petit cercle, ce qui facilite considérablement la pénétration dans une nouvelle rangée.30 D'autres modes de réalisation et développements avantageux du dispositif d'auto- guidage selon l'invention apparaîtront de ce qui suit. De préférence, le signal de vitesse amplifie d'autant moins le signal de localisation ou amplifie d'autant plus le signal d'angle des roues, ou amplifie d'autant moins le signal de réglage du système hydraulique de guidage, que la vitesse de conduite est élevée. Grace à l'incorporation simple d'un étage d'amplification approprié dans chaque parcours de signal, ou également à une modification simple de l'amplificateur déjà connu, le dispositif d'auto-guidage

existant jusqu'ici ne doit pas être modifié considéra-

blement, ce qui est particulièrement économique. En outre, des dispositifs d'auto-guidage déjà incorporés et actuellement en fonctionnement peuvent être transformés de manière simple. Il est évident qu'il est également possible, dans la mesure ou cela est souhaitable, d'agir simultanément sur plusieurs signaux par des étages d'amplification appropriés au lieu de n'agir que sur l'un

des signaux.

Il est en outre avantageux d'associer au dispositif de régulation un signal de position centrale qui peut etre sélectionné par l'utilisateur et qui définit la position neutre du signal de réglage du système hydraulique de guidage. Dans la mesure o cela est souhaitable, ce signal de position centrale peut évidemment être également

amplifié en fonction de la vitesse.

Dans une structure particulièrement économique, le signal de vitesse est créé par un emetteur d'impulsions et est transféré dans un compteur. L'état du compteur est transféré périodiquement dans un registre. Les sorties du registre attaquent alors de manière appropriée un réseau de

résistances qui détermine l'amplification du signal sur lequel il faut agir. A cet effet, un composant d'amplifi-

cation disponible sur le marché est simplement inséré dans le parcours du signal sur lequel il faut agir, et est raccordé par des résistances de travail appropriées. Une de30 ces résistances de travail est ici remplacée par ledit reseau de résistances qui sert de résistance variable.

Dans la version la plus simple et la plus économique, le reseau de résistances est formé d'un circuit série de resistances dont les valeurs sont étagées de façon binaire,35 et qui sont shuntées chacune directement par les contacts électriques de commutation asservis aux sorties du registre. On obtient dans ce cas une dépendance linéaire

entre la vitesse et l'amplification.

Dans une autre version, les sorties du registre sont transférées à un codeur dont les sorties sont commutées successivement en nombre croissant lorsque le signal des vitesses codé en binaire augmente. Avec ces sorties, on commande alors un reseau de résistances constitué d'un circuit de résistances en série dont les valeurs sont étagées conformément à une caractéristique spéciale

d'amplification recherchée.

Grâce à cela, on peut par exemple obtenir que de très grands angles de roues ne soient admissibles qu'aux petites vitesses et que, dans les plages des vitesses de travail proprement dites, la sensibilité se modifie linéairement

avec l'augmentation de la vitesse.

Il est évidemment également possible de compter tout d'abord les impulsions de l'émetteur d'impulsions avec un calculateur à circuit intégré ou un module PIC, et de commander ainsi un potentiomètre numérique disponible sur le marché. En variante, il est également possible de convertir les impulsions de vitesse par un convertisseur fréquence-tension, et de convertir ensuite cette tension par étages avec un module décodeur, et de brancher et de débrancher des résistances appropriées avec un relais. Le branchement et le débranchement peut également s'effectuer

avec des commutateurs analogiques.

L'invention est expliquée ci-dessous plus en détail à l'aide d'exemples de réalisation, et en référence aux

dessins annexes, dans lesquels: la figure 1 représente une vue d'ensemble avec schéma-

blocs d'une moissonneuse-batteuse présentant un dispositif d'autoguidage, la figure 2 représente un schéma-blocs détaillé de l'amplificateur de normalisation, dans lequel le signal d'angle des roues est amplifié en correspondance avec le35 signal de vitesse entrant, et ce dans un premier exemple de réalisation,

la figure 3 représente un schéma-blocs d'un ampli-

ficateur de normalisation dans un autre exemple de réalisation, la figure 4 représente une partie d'une récolteuse de maïs présentant un dispositif de localisation, et la figure 5 représente un schéma- blocs d'un agencement à vanne proportionnelle, qui constitue une variante du mode de réalisation de la figure 1, pour la conversion des signaux de réglage du système hydraulique de guidage, en

changements de direction.

La figure 1 montre une moissonneuse-batteuse (1) présentant un outil de fauche (MW) qui doit se déplacer sous une commande automatique le long d'un bord (GK) d'un champ de céréales (GF) en maintenant un écart aussi petit que possible par rapport à une position prédéterminée (GKS)15 par rapport au bord latéral du champ de céréales. Au-dessus de la moissonneuse-batteuse (MW) est disposé un dispositif de localisation (OV) dont le faisceau de localisation (OST) est dirige vers le bord du champ de céréales (GK), et dont le signal de localisation (OS) est transmis à un dispositif20 de régulation (ST). Le dispositif de régulation (ST) reçoit en outre un signal de vitesse (VS) des roues avant (VR). Un signal de position centrale (MSS) peut être fourni par l'opérateur au dispositif de régulation (ST) pour définir la position neutre du dispositif d'auto-guidage.25 Le cylindre hydraulique de direction (LZ) est commandé par le dispositif de régulation (ST) au moyen de deux vannes proportionnelles, dont l'une est une vanne de direction à gauche (PVL) et l'autre une vanne de direction à droite (PVR), dont les sorties hydrauliques attaquent l'hydraulique de direction existante qui agit sur les roues arrière (HR). Un signal d'angle des roues (RWS) est détecté sur le dispositif de direction par un détecteur de position des roues (RSS) et envoyé au dispositif de régulation (ST). Les vannes de réglage de direction (PVL, PVR) sont auto-35 protégées sous la contrainte d'un ressort, de manière à ce qu'elles se ferment en cas de disparition du courant. Dans une telle situation, la direction est immédiatement reprise par le volant (R), par l'intermédiaire de la commande

hydraulique connue.

La commande du cylindre de direction (LZ) présente une structure symétrique. Les deux zones du cylindre sont chacune reliées à l'une des deux vannes proportionnelles (PVL, PVR). Celles-ci présentent chacune un détecteur de position de vanne (VGL, VGR) dont les signaux de parcours de réglage (PL, PR) sont chacun amenes en rétroaction à un régulateur associé (10, 20). Les régulateurs (10, 20) sont par exemple des amplificateurs proportionnels à la première entrée desquels sont respectivement délivrés le signal de reglage de gauche et le signal de réglage de droite (SHL, SHR), et dont la sortie est reliée à l'électro- aimant de reglage de la soupape proportionnelle (PVL, PVR) associée, par exemple par l'intermédiaire d'une source de courant (IQ1, IQ2). Ces électro-aimants travaillent chacun en opposition à un ressort de rappel. En l'absence du courant, les deux vannes (PVL, PVR) sont ainsi fermees, et l'hydraulique à action directe du volant (R) peut, dans cette position de sécurité, agir sur le cylindre de

direction (LZ) sans être influencée.

Le signal de réglage de gauche et le signal de réglage de droite (SHL, SHR) sont chacun crééees par un dispositif de régulation (ST). Le signal de localisation (OS) est25 introduit comme valeur de consigne dans le dispositif de regulation (ST), sous la forme d'une valeur analogique de tension. Comme valeur effective, et également sous la forme d'une valeur analogique de tension, c'est le signal d'angle des roues (RWS) créé par le détecteur de position de roues30 (RSS) qui est délivré au dispositif de régulation (ST). Dans un module de comparaison (Vl), les deux valeurs analogiques de tension sont comparées l'une à l'autre, et une valeur de sortie correspondante est créée, qui est délivrée directement à la sortie de l'un des régulateurs35 (10) et, inversée par un inverseur (I), à l'entrée de l'autre régulateur (20). Dans le présent cas, le signal de localisation est couplé à un signal de position centrale, qui peut être introduit par l'utilisateur, et qui détermine

une position neutre de l'ensemble du dispositif d'auto-

guidage. Pour une commande asservie à la vitesse, un signal de vitesse (VS) détecté à la roue avant (VR) est également introduit dans le dispositif de régulation (ST). Dans un amplificateur de normalisation de construction spéciale (NV, NV', NV*) du dispositif de régulation (ST), le signal d'angle des roues (RWS) est amplifié sous la dépendance du signal de vitesse (VS). L'amplificateur de normalisation (NV, NV', NV*) est ici construit de telle sorte que, plus la vitesse est grande, plus le signal d'angle des roues (RWS) est amplifié fortement. Ainsi, la sensibilité du système de régulation est diminuée, l'angle des roues maximum admissible est réduit et en fin de compte il est modifié moins fortement pour une meme intensité du signal de localisation (OS). Le signal de vitesse (VS) est créé par un émetteur d'impulsions, par exemple un générateur de tension par induction monté sur la roue arrière de la machine agricole (MD) ou directement sur la boite de vitesse de la machine agricole (MD). Après un pré-traitement éventuel des signaux en vue de l'amélioration de la forme du signal, le signal de vitesse (VS) est conduit directement au circuit

amplificateur de normalisation (NV, NV', NV*).

Le circuit amplificateur de normalisation (NV, NV', NV*) est tout d'abord constitué d'un compteur (CT1) qui compte les impulsions du signal de vitesse (VS) pendant un intervalle de temps défini, et dont la valeur de comptage30 est transférée périodiquement dans un registre (RG). Le compteur (CT1) et le registre (RG) sont à cet effet commandés par un signal d'horloge (TS). Aux sorties (Qa, Qb, Qc, Qd) du registre (RG), on retrouve alors l'information concernant le signal de vitesse (VS) sous une forme codée en binaire. Un réseau de résistances (RNW) est alors connecté aux sorties (Qa, Qb, Qc, Qd). Ce diviseur de tension (RNW) forme une resistance de travail d'un module d'amplification (V) pour amplifier

le signal d'angle des roues (RWS).

Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le réseau de résistances (RNW) du circuit amplificateur de normalisation (NV) est constitué de résistances branchées en serie et dont les valeurs sont étagées en binaire. Ces résistances sont shuntées directement par des contacts de commutation électriques (Ka, Kb, Kc, Kd) commandés par les

sorties (Qa, Qb, Qc, Qd) du registre.

Dans un deuxième exemple de réalisation selon la figure 3, les sorties (Qa, Qb, Qc, Qd) du registre (RG) sont délivrées tout d'abord à un circuit de codage (COD). Dans le circuit de codage (COD), les valeurs de sortie (Qa, Qb, Qc, Qd) du registre sont codées en douze signaux de sortie, conformément aux équations de combinaison ci-dessous, dans lesquelles un "+" correspond à une combinaison "ou" et un "*" correspond a une combinaison "et": Sl=Qa+Qb+Qc+Qd S2=Qb+Qc+Qd S3=(Qa*Qb)+Qc+ Qd S4=Qc+Qd S5=(Qa+Qb)*Qc+Qd S6=(Qb*Qc)+Qd S7=(Qa*Qb*Qc)+Qd S8=Qd S9=(Qa+Qb+Qc)*Qd S10=(Qb+Qc)*Qd S11=(Qa*Qb*Qd)+(Qc*Qd) S12=Qc*Qd Dans un exemple de réalisation économique, le circuit de. codage (COD) est constitué de modules CMOS "ET" - 4081 et "OU" - 4071 qui ont été reliés les uns aux autres de manière correspondante aux équations. Les douze sorties du circuit de codage (COD) commandent chacune un commutateur35 analogique (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, Sll, S12). Le codage de 4 signaux binaires de sortie en 12 signaux de sortie offre l'avantage de permettre un

étagement différencié lors du réglage de l'amplification.

Par un choix approprié des intervalles de temps des compteurs, on peut obtenir que chaque commutateur représente avec précision une différence de vitesse de un km/h, de sorte que chaque vitesse de un à 12 km/h est représentée par le nombre correspondant de commutateurs successifs fermés (S1 à S12). Une telle limitation à 12 km/h suffit habituellement pour un tel circuit, parce que la vitesse maximale de récolte, par exemple pour une

hacheuse de maïs est actuellement de 14 km/h.

De manière analogue aux contacts (Ka, Kb, Kc, Kd) du mode de réalisation du circuit amplificateur de normalisation (NV) de la figure 2, les commutateurs (S1 à S12) shuntent ici également un réseau de résistances (RNW'). Ce reseau de résistances (RNW') est constitué de 12 resistances (R1 à R12) branchées en série, dont les valeurs

sont étagées conformément à une caractéristique d'ampli-

fication souhaitée. Globalement, l'étagement est choisi de telle sorte que les plus grands angles de roues ne soient admis qu'aux petites vitesses. Aux vitesses de travail proprement dites, par exemple comprises entre cinq km/h et 12 km/h sur une hacheuse de maïs, le signal d'angle des roues (RWS) est réduit linéairement par rapport à l'accroissement de la vitesse. Dans le cas o la variation doit être réalisée dans une plus grande plage de vitesse, ou qu'un étagement encore plus fin est nécessaire, il est évidemment également possible d'augmenter de manière quelconque le nombre des étages, avec un circuit

d'importance correspondante, et comptant par exemple un30 plus grand nombre de compteurs et de registres.

La figure 4 montre un autre exemple de réalisation d'un dispositif de localisation (OV) placé sur l'outil de récolte d'une récolteuse de maïs (1*). Ici, des détecteurs (RA1, RA2) sont disposés de manière connue sur les supports des outils de coupe, de telle sorte que leur extrémité détecte une rangée de maïs (MR) et délivre à des détecteurs (OVM) des signaux de localisation (OV) qui correspondent à une correction vers la droite ou à une correction vers la

gauche, dans le cas d'une déviation asymétrique corres-

pondante. La figure 5 montre une variante de commande hydraulique de direction. Le régulateur maître (ST') crée d'une part un signal d'intensité de direction (LIS) et d'autre part des

signaux de changement de direction droite-gauche (US, US').

Le signal d'intensité (LIS) est tout d'abord amplifié en fonction du signal de vitesse (VS) dans un circuit amplificateur de normalisation (NV*). Le circuit amplificateur de normalisation (NV*) est ici conçu de telle sorte que le signal d'intensité (LIS) est amplifié d'autant moins que le signal de vitesse est plus fort. Le signal d'intensité (LIS') ainsi modifié alimente en tant que signal de consigne le régulateur de courant asservi (30) qui commande, à sa sortie, l'aimant de réglage, place sous la contrainte d'un ressort de rappel, de la vanne proportionnelle (PPV). La sortie de la vanne hydraulique (HA) est reliée au cylindre de direction (LZ), en parallèle sur la conduite hydraulique de retour, par l'intermédiaire d'une vanne d'inversion a trois positions (UV), pour commander le cylindre de direction vers la droite ou vers la gauche en fonction de la position de la vanne. La vanne d'inversion (UV) prend la position centrale de blocage par l'intermédiaire d'un ressort de rappel, à partir de laquelle les signaux de commutation (US) amènent le tiroir

de commande dans les positions de direction par l'intermé-

diaire d'aimants qui leurs sont asservis. Dans la position centrale, qui correspond à une absence de courant, le système de guidage directe peut agir sans obstacle sur le cylindre de direction (LZ). La vanne à 3 positions (UV) à commande électrique est configurée pour être traversée dans les deux sens, et est donc à deux canaux. Dans un exemple de réalisation, non représenté, d'une commande hydraulique de direction, des vannes magnétiques à commutation rapide distinctes pour la gauche et pour la droite sont chacune commandées directement par les signaux de sortie provenant du dispositif de régulation, par

l'intermédiaire d'un transistor.

En principe, les signaux de sortie du dispositif de régulation (ST) peuvent cependant également être convertis de toute autre manière quelconque en déplacements de

direction du cylindre de direction (LZ).

Claims (6)

Revendications

1. Dispositif d'auto-guidage, en particulier pour une machine agricole (1), comportant au moins un dispositif de localisation (OV), en particulier un dispositif de localisation d'un bord ou d'une rangée du produit à récolter, dont le signal de localisation (OS), qui présente la forme d'une valeur analogique de tension (valeur de consigne) est comparé dans un dispositif de régulation analogique (ST) a un signal d'angle des roues (RWS), détecté par un détecteur de position des roues (RSS) sur une roue directrice (HR) de la machine agricole (1), en tant qu'autre valeur analogique de tension (valeur effective), et dans lequel, en fonction de la différence entre la valeur effective et la valeur de consigne, le dispositif de régulation (ST) fournit au moins un signal de réglage de l'hydraulique de guidage (SHL, SHR; LIS) à un système hydraulique de guidage (LH) commandé électriquement et comportant un cylindre de direction (LZ) qui est relié à des roues directrices (HR) de la machine agricole (1) de manière à les diriger, caractérisé en ce qu'un signal de vitesse (VS) correspondant à la vitesse de conduite de la machine agricole (1) asservit le dispositif de régulation (ST) de telle sorte que le signal de réglage du système hydraulique de guidage (SHL, SHR; LIS) est d'autant plus

petit que la vitesse est plus grande.

2. Dispositif d'auto-guidage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de vitesse (VS): - amplifie d'autant moins le signal de localisation (OS) et/ou - amplifie d'autant plus le signal d'angle des roues (RWS) et/ou - amplifie d'autant moins le signal de réglage du

système hydraulique de guidage (SHL, SHR; LIS) que la vitesse est plus élevée.

3. Dispositif d'auto-guidage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le signal de vitesse (VS) est créé par un générateur d'impulsions (IG) et est délivré à un compteur (CT1) dont l'état est transféré périodiquement dans un registre (RG) dont les sorties (Qa, Qb, Qc, Qd) commutent de manière appropriée un réseau de résistances (RNW, RNW') qui détermine l'amplification du signal (OS; RWS; SHL, SHR, LIS; MSS) sur lequel il faut agir.

4. Dispositif d'auto- guidage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le réseau de résistances (RNW) est formé de résistances (Ra, Rb, Rc, Rd) branchées en série, dont les valeurs sont étagées de manière binaire et qui sont chacune shuntées directement par des contacts de commutation électriques (Ka, Kb, Kc, Kd) commandés

directement par les sorties (Qa, Qb, Qc, Qd) du registre.

5. Dispositif d'auto-guidage selon la revendication 3, caractérisé en ce que les sorties (Qa, Qb, Qc, Qd) du registre (RG) sont amenées a un codeur (COD) dont les sorties (S1, S2, S3, S4, S5, S6, S7, S8, S9, S10, Sll, S12) sont branchées successivement en nombre croissant lorsque le signal de vitesse (VS) codé en binaire augmente, et un reseau de résistances (RNW') constitué de résistances (R1,20 R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, R9, R10, Rl1, R12) en série, dont les valeurs sont étagées conformément a une caractéristique souhaitée d'amplification, est commandé par ces sorties (S1 à S12).

6. Dispositif d'auto- guidage selon la revendication 5, caractérisé en ce que le codeur (COD) est un circuit discret constitué de modules individuels distinct "ET" et

"OU" ainsi que de commutateurs analogiques.