FR2760595A1 - Procede de recolte d'objets portes par une tige, tels que des grappes de raisins - Google Patents

Abstract

Procédé de récolte d'objets portés par une tige (T) , tels que des fruits et en particulier des grappes de raisins (G) , la récolte se faisant quand les objets ont atteint un degré de maturité prédéterminé, en coupant la tige (T) en un point de coupe choisi et en recueillant l'objet (G) détaché à la suite de ladite coupe.Dans une première étape, on pose un moyen de repérage (12) de chacun des points de coupe choisis, avant que les objets (G) aient atteint le degré de maturité prédéterminé, et dans une étape ultérieure, on procède à la coupe à chacun des points de coupe pourvus d'un moyen de repérage (12) .Application notamment à la cueillette mécanisée des raisins, sans risque de détérioration des grains.

Description

La présente invention est relative à un procédé de récolte d'objets portés par une tige, tels que des fruits et en particulier des grappes de raisins, la récolte se faisant quand les objets ont atteint un degré de maturité prédéterminé, en coupant la tige en un point de coupe choisi et en recueillant l'objet détaché à la suite de ladite coupe.

L'invention résulte de l'observation des problèmes suivants: la récolte des raisins par méthode mécanique se fait habituellement par secouage des plants de vigne, de façon à séparer les grains de raisin et les faire tomber sur un moyen de collecte. Une telle méthode présente l'inconvénient de ne pas garantir toujours l'intégrité des grains et raisin, ceux qui s'ouvrent entraînant alors l'oxydation du jus et la dissolution par celui-ci des substances colorantes contenues dans la peau. La méthode est donc ina;iicable pour la confection de vins blancs de très grande qualité, notamment le Champagne.

La récolte doit donc, dans ce cas, être faite à la plain, t dlinlivement des grappes entières, ce qui oblige à
rp 1 employer une main-d'oeuvre très nombreuse pendant le temps très court, 10 à 15 jours habituellement, où le raisin présente la maturité convenable pour être cueilli. Il en résulte que la récolte risque d'être imparfaite, si des grappes de maturité différente sont cueillies en même temps par une main-d'oeuvre non spécialisée.

Or, il arrive fréquemment que la vigne présente au moment des vendanges différents degrés de maturité en raison du fait par exemple que par les conditions météorologiques (gel tardif au printemps notamment), tous les ceps n'ont pas eu leur floraison à la même période.

On connaît déjà des machines de récolte de fruits comprenant des moyens de reconnaissance optique destinés à examiner la couleur des fruits, afin que ceux ayant atteint la couleur de leur maturité puissent être repérés. Une telle machine comprend un robot de cueillette adapté aux fruits à récolter et pourvu d'un dispositif de coupe qui est actionné chaque fois que les moyens de reconnaissance optique ont repéré un fruit mûr.

Cependant, ces machines à récolter ne sont actuellement pas adaptables pour vendanger le raisin en raison du fait que les moyens de reconnaissance optique sont incapables de faire la différence entre les grappes ayant une maturité suffisante pour être cueillies et celles qui ne sont pas encore parvenues à maturité.

En outre, la position de la tige de la grappe de raisins à couper est très difficile à repérer par sa forme aléatoire et sa petite taille, ce qui n'est pas le cas des fruits à cueillir sans tige, nettement plus facile à détecter par leur forme, leur couleur et leur taille, les machines automatique de cueillette de ces fruits effectuent directement la préhension sur les fruits individuels.

Par ailleurs, les moyens de reconnaissance optique sont souvent gênés par la présence de feuilles. Tout le monde sait que, dans certaines régions, on préfère traditionnellement attendre que les premières gelées aient fait tomber les feuilles (qu'il s'agisse d'arbres fruitiers ou de la vigne) pour procéder à la récolte de façon plus sûre, mais cela est une complication supplémentaire.

La présente invention a pour but d'apporter une solution à ces problèmes, et de permettre une récolte qui exige moins de personnel employé pendant une durée très courte, tout en fournissant une récolte de la plus haute qualité.

L'invention a donc pour objet un procédé de récolte d'objets portés par une tige, tels que des fruits et en particulier des grappes de raisin, caractérisé en ce que, dans une première étape, on pose un moyen de repérage de chacun des points de coupe choisis, avant que les objets aient atteint un degré de maturité prédéterminé, et dans au moins une étape ultérieure, on procède à la coupe à chacun des points de coupe pourvus d'un moyen de repérage.

La première étape peut avoir lieu pendant toute la période où l'on peut évaluer, sans qu'ils soient encore venus à maturité les objets à récolter qui auront cette maturité à la période de la récolte, ou plus précisément des vendanges, l'opération pouvant être effectuée bien avant les vendanges dans le cas des vignes.

Ceci présente le double avantage que l'opération de la première étape peut avoir lieu pendant la période de maturation du raisin où la vigne n'a pas besoin de beaucoup de soins, et que le besoin instantané de main-d'oeuvre peut être considérablement réduit, puisqu'on peut étaler le travail de repérage sur une longue période de temps.

La deuxième étape, ultérieure, peut être mécanisée puisque l'identification des objets à récolter ne dépend plus de leurs caractéristiques d'aspect ou de couleur, mais seulement de la détection d'un repère.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le repère peut être déposé par peinture de couleur appropriée, avantageusement fluorescente. Alternativement, ce peut être aussi un bracelet, par exemple portant un aimant ou un circuit électromagnétique. Avantageusement, on utilisera un repère dont la détection n'est gênée, ni par les feuilles, ni par l'absence de lumière, la vendange pouvant même avoir lieu la nuit.

Cependant, selon une autre caractéristique de l'invention, la deuxième étape du procédé peut s'accompagner d'un soufflage des feuilles permettant de dégager les endroits où se trouvent les repères apposés au cours de la première étape du procédé.

Un exemple de mise en oeuvre du procédé de l'invention pour la récolte de grappes de raisin est illustré avec les dessins parmi lesquels
- la figure 1 montre très schématiquement une machine à récolter utilisable pour l'exécution de la deuxième étape du procédé selon l'invention;
- la figure 2 montre par une vue schématique à grande échelle un repère apposé selon la première étape du procédé et un outillage monté sur la machine selon la figure 1 pour en exécuter la deuxième étape;
- les figures 2A et 2B sont des vues de détail prises respectivement selon les flèches A et B de la figure 2; et
- la figure 3 est une vue schématique d'un outillage de coupe réalisé selon une variante.

On a représenté sur la figure 1 une vue en élévation par l'arrière, très schématique, d'un véhicule agricole vA pouvant servir pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Ce véhicule comporte un châssis 1 sur des roues 2 déplaçable de façon autonome ou tractée. S'il est autonome, le véhicule comporte des moyens moteurs classiques.

Le véhicule VA porte un robot 3, par exemple du type comportant une colonne 4 à déplacement polaire (flèche F1), à l'extrémité supérieure duquel est articulé un bras manipulateur 5 déplaçable dans un plan vertical (flèche F2) et éventuellement télescopique (flèche F3).

Le bras manipulateur 5 porte à son extrémité libre un outillage de coupe 6 pouvant avantageusement être monté pivotant autour d'un axe coïncidant avec l'axe longitudinal du bras 5. Un capteur 7, de préférence une caméra vidéo, est monté sur le châssis 1. A titre d'exemple, ce capteur est capable de prendre en continu des images successives de la végétation concernée.

I1 est à noter que le robot peut être réalisé de toute autre manière classique en particulier avec davantage de degrés de liberté que ceux décrits pour qu'il puisse positionner l'outillage 6 à tout endroit dans l'espace, utile pour procéder à la coupe des grappes de raisins, compte tenu de la position sur le terrain du véhicule et l'orientation des tiges des plants de vigne.

Le véhicule VA est en outre équipé d'une installation électronique de commande symbolisée par les rectangles 8, 9 et 10. Le rectangle 8 représente un circuit d'analyse d'images vidéo permettant de localiser et de repérer les données spatiales d'un élément d'image particulier dans chaque image prise par la caméra vidéo 7. Le rectangle 9 symbolise un circuit de calcul permettant, à partir des données spatiales relevées par le circuit 8, de déterminer les paramètres de commande du robot, tandis que le rectangle 10 représente un circuit de puissance destiné à appliquer les commandes convenables au robot en réponse aux données spatiales de l'élément d'image perçu par la caméra 7.

Des robots de ce type ainsi que leurs systèmes de commande, sont bien connus dans la technique, par exemple dans les ateliers de fabrication pour la manipulation d'objets divers. Il n'est donc pas nécessaire d'en faire une description détaillée ici.

La figure 2 représente schématiquement, en perspective et à plus grande échelle, un exemple d'outillage de coupe 6 pouvant être utilisé sur le robot 3 de la figure 1.

On voit également représentée une grappe de raisins G reliée par sa tige T au bois du cep C. Selon l'invention, dans une première phase de procédé, qui peut avoir lieu par exemple dans les semaines qui précédent les vendanges, la tige T a été pourvue d'un repère 12. Au cours de cette première phase de procédé, toutes les grappes susceptibles d'atteindre leur maturité dans un délai déterminé reçoivent un même repère, le degré de maturité étant estimé selon son expérience par un préposé chargé de poser les repères. Au cours de son passage, le préposé peut poser des repères de différentes sortes, en fonction du degré de maturité des grappes, celles-ci pouvant ainsi être vendangées à des moments différents selon que le repère est représentatif d'un délai de maturation plus ou moins long.

Le repère 12 apposé peut revêtir des formes très diverses, pourvu qu'il soit compatible avec le système de détection porté par le robot 3 et également naturellement avec les réglementations en matière de substances alimentaires, bien que, selon une mise en oeuvre préférée de l'invention, le repère puisse être éliminé pendant la cueillette sans pouvoir se mélanger aux grappes récoltées, comme on le décrira plus en détail ci-après. Ainsi, le repère peut contenir une substance émettant spontanément un rayonnement du spectre visible ou invisible, éventuellement sous l'action d'une excitation.

De préférence et comme représenté sur les figures 2, 2A et 2B à titre d'exemple, le repère 12 est formé par une trace de peinture apposée directement par le préposé sur l'endroit de la tige T où la grappe G doit être séparée du cep C. Elle peut avoir une couleur déterminée contrastant de préférence avec la couleur de la végétation, l'orange étant une couleur appropriée. Si la maturation des grappes exige des moments de cueillette différents, les tiges T peuvent recevoir sélectivement des repères de peinture de couleurs différentes identifiant chacune l'un de ces moments. Suivant une autre caractéristique, la peinture utilisée pour former les repères peut comporter une charge facilitant leur détection au moment de la cueillette. Ainsi, par exemple, la peinture peut contenir des pigments fluorescents et/ou des pigments magnétiques, les premiers pouvant être détectés plus facilement par un rayonnement optique adapté et les seconds par détection magnétique. A titre d'exemple, la figure 1 montre que le véhicule de cueillette peut être équipé d'une lampe 13 émettant un rayonnement dans la lumière visible ou invisible (infrarouge ou ultraviolet) en fonction de la nature de la charge que contient la peinture, et susceptible ainsi de révéler la peinture chargée. Dans ces conditions, il sera possible de vendanger, même en présence d'une faible luminosité de jour, voire carrément la nuit.

Pour le travail de repérage à l'aide d'une peinture, on pourra utiliser tout appareil connu de pulvérisation comme un aérographe muni d'une fine canule de projection permettant de viser correctement la surface des tiges T.

Suivant une autre caractéristique, le repère 12 peut être formé par une bague ou autre élément analogue (non représenté) pouvant être mis en place autour de la tige T à une distance choisie du point de coupe, à l'aide d'un outillage approprié à commande manuelle pendant la première étape de procédé. Ainsi, on peut prévoir une pièce de fixation telle qu'une bague métallique ou en matière plastique, sertissable par exemple à l'aide d'un outil manuel, et détectable par une particularité optique et/ou par un champ magnétique (aimant), respectivement. La bague pourra également contenir un circuit électronique capable, par une excitation électromagnétique à distance, d'émettre un signal électromagnétique permettant de le localiser dans 1' espace.

Bien entendu, le capteur 7 doit être adapté à la nature des repères 12. Comme déjà indiqué, si les repères 12 présentent une caractéristique distinctive optique, le capteur 7 sera constitué de préférence par une caméra vidéo, à laquelle est associée un analyseur d'images.

La figure 1 montre encore que le véhicule VA peut comporter un tapis 14 d'évacuation des grappes G, par exemple vers un réservoir porté par le véhicule (non représenté), ainsi qu'une soufflante 15. Cette dernière produit un courant d'air dirigé de telle façon qu'au passage du véhicule VA, il permette d'écarter les feuilles des ceps de vigne afin de dégager les tiges T et de faciliter ainsi leur détection. La présence de cette soufflante 15 peut dispenser le vigneron d'effectuer une opération d'effeuillage préalablement aux vendanges réduisant ainsi de manière appréciable son coût global d'exploitation.

En se référant de nouveau aux figures 2, 2A et 2B, on voit représenté à titre d'exemple un premier mode possible de réalisation d'un outillage de coupe 6 porté par le bras 5 du robot 3. Il s'agit d'un sécateur comportant une pince 16 à deux branches croisées 16a et 16b sollicitées à l'ouverture par une ressort 17 placé entre les parties avant des branches 16a et 16b, et à la fermeture à l'aide d'un vérin 18 qui est monté entre les parties arrière de ces branches.

Les extrémités avant actives de celles-ci présentent respectivement des encoches 19, 20 s'ouvrant vers l'avant et dans lesquelles peut évoluer un organe de coupe 21 articulé à la branche 16a au moyen d'une broche 22, l'organe de coupe pouvant être actionné par un vérin 23.

L'encoche 19 prévue dans la branche 16a présente une largeur très légèrement supérieure à la longueur du repère apposé sur la tige T. L'encoche 20 a une largeur très nettement supérieure.

L'organe de coupe comporte de préférence deux couteaux 24, 25 glissant contre les parois latérales de l'encoche 19 et étant maintenus écartés l'un de l'autre grâce à une entretoise 26 montée autour de la broche 22.

Au cours de la deuxième phase du procédé de l'invention, le véhicule VA est amené à passer le long de chaque rangée de ceps, les feuilles étant écartées au passage à l'aide de la soufflante 15 afin de rendre mieux visibles les repères 12 pour la caméra 7. Les images successives prises par celle-ci sont analysées et les coordonnées spatiales des repères 12 sont chaque fois calculées dans le circuit 8. Ces coordonnées spatiales sont converties en signaux de positionnement pour le robot 3 à l'aide des circuits 9 et 10.

Le bras manipulateur 5 étant déplacé de manière que le sécateur 6 se trouve à proximité d'une tige détectée, la pince 16 maintenue ouverte grâce au ressort 17, est serrée sur la tige T à l'aide du vérin 18, de telle manière que les couteaux 24 et 25 viennent respectivement se placer de part et d'autre du repère 12 sur la tige T. L'organe de coupe 21 est actionné par le vérin 23 pour sectionner la tige T en deux endroits pour en séparer complètement la portion portant le repère 12. Celui-ci tombe au sol et ne risque pas de se mélanger au raisin récolté. En revanche, la pince 16 étant encore fermée, la grappe G y est encore attachée. I1 est à noter que, pour cela, la pression exercée par le vérin 18 sur les branches 16a et 16b doit être ajustée à une valeur telle que, d'une part même après sectionnement de la grappe G, celle-ci puisse rester suspendue à la pince et d'autre part également de telle façon que lorsque la pince 16 est déplacée latéralement par le robot 3, elle se dégage par glissement de la partie de cette tige T restée solidaire du cep C.

Ensuite, la pince portant toujours la grappe G est rapprochée du tapis 14 et y dépose celle-ci en douceur par ouverture de la pince, le vérin 18 étant relâché à cet effet. On notera que le processus décrit permet de conserver l'intégrité des raisins.

Le fait de couper la portion de la tige T portant le repère présente l'avantage de ne pas mélanger le matériau utilisé pour le repère avec le raisin récolté. Toutefois, il est clair que si ce matériau est parfaitement compatible avec les règlements concernant les produits alimentaires et ne gêne pas la qualité du produit de la récolte, on peut envisager de ne prévoir qu'un seul couteau et de ne sectionner le repère qu'à un seul endroit par exemple en son milieu. Toutefois, on notera que le double sectionnement élimine toute trace de produit de repère sur le cep ce qui élimine tout risque de confusion avec de nouveaux repères lors des prochaines vendanges.

On notera enfin que le positionnement de l'outillage de coupe sur la tige T peut se faire indifféremment avec le cep
C sur la droite ou sur la gauche de cet outillage.

La figure 3 représente schématiquement un autre mode de réalisation d'un outillage de coupe 6A. Dans ce cas, celuici présente la forme d'un pied à coulisse avec une première mâchoire 27 attachée à l'extrémité libre du bras manipulateur 5 par l'intermédiaire d'un pivot 28 et une autre mâchoire 29 coulissant sur la première. La mâchoire coulissante 29 porte un couteau coulissant 30 commandé par un vérin 31 qui prend appui sur la mâchoire 27 pivotant sur le bras manipulateur 5. Un ressort de compression 32 est connecté entre la mâchoire coulissante 29 et le couteau 30.

Les mâchoires 27 et 29 normalement écartées l'une de l'autre sont mises en place sur une tige de vigne T à sectionner à l'endroit où celle-ci porte le repère 12. Le vérin 30 est alors actionné pour avancer la mâchoire coulissante 29 par l'intermédiaire du couteau 30 et le ressort de compression 32. Dès que le contact est établi entre la tige T et la mâchoire coulissante 29, le vérin 31 poursuivant sa course, le ressort 32 est comprimé exerçant ainsi une force de serrage prédéterminée sur la tige T.

Puis, le couteau 30 continuant à avancer, la tige T est sectionnée, l'outillage 6A est écarté puis ouvert pour faire tomber la grappe G sur le tapis d'évacuation 14. Dans cet exemple, le couteau 30 peut être simple ou double comme dans l'exemple des figures 2, 2A et 2B.

L'invention n'est pas limitée à la récolte de raisins; au contraire, elle peut avantageusement être appliquée à la récolte de toutes sortes d'autres fruits.

Claims (14)

RrVEND I CLT IONS

1. Procédé de récolte d'objets portés par une tige (T), tels que des fruits et en particulier des grappes de raisins (G), la récolte se faisant quand les objets ont atteint un degré de maturité prédéterminé, en coupant la tige (T) en un point de coupe choisi et en recueillant l'objet (G) détaché à la suite de ladite coupe,

caractérisé en ce que, dans une première étape, on pose un moyen de repérage (12) sur le point de coupe souhaité de chacune des tiges (T), avant que les objets (G) aient atteint ledit degré de maturité prédéterminé, et dans une étape ultérieure, on procède à la coupe à chacun des points de coupe pourvus d'un moyen de repérage (12).

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en qu'il consiste à sectionner ledit moyen de repérage (12) au cours de ladite opération de coupe de manière à l'éliminer complètement du produit de la récolte.

3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de repérage (12) contient une substance émettant spontanément un rayonnement du spectre visible ou invisible.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de repérage (12) contient une substance émettant un rayonnement du spectre visible ou invisible sous l'effet d'une excitation.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de repérage (12) produit un champ magnétique.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le moyen de repérage émet des signaux électromagnétiques sous l'effet d'une excitation.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'on utilise, pour poser le moyen de repérage, un outil à commande manuelle qui pose une pièce de fixation, telle qu'une bague, un bracelet ou analogue, à une distance choisie du point de coupe désiré.

8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que l'opération de coupe consiste à sectionner ladite tige (T) simultanément en deux endroits de part et d'autre dudit moyen de repérage (12).

9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on utilise une machine de récolte (VA) comportant au moins un capteur (7) sensible au moyen de repérage (12), ce capteur (7) étant associé à des moyens (8,9,10) générateurs de signaux pour guider un outillage de coupe (6;6A) jusqu'au point de coupe correspondant au moyen de repérage (12), et pour commander la mise en action de l'outillage de coupe (6;6A) lorsqu'il est parvenu dans une position choisie par rapport au moyen de repérage (12).

10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'outillage de coupe (6) revêt la forme d'une pince susceptible de serrer ladite tige (T) au point de coupe et équipé d'un organe de coupe (19) permettant de sectionner la tige (T) pendant l'opération de serrage.

11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisé en ce que ledit outillage de coupe (6;6A) est manoeuvrable par un robot (3) porté par ladite machine et commandé par lesdits moyens générateurs (8,9,10).

12. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 9 à 11, caractérisé en ce que ledit capteur (7) est une caméra vidéo.

13. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 4 à 12 caractérisé en ce que ladite excitation est engendrée par une lampe d'éclairage (13).

14. Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste également, au cours de ladite seconde étape à souffler sur lesdits objets (S) afin d'en écarter les feuilles.