FR2768015A1 - Controlled selective harvesting of berries or grapes - Google Patents
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- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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- A01D46/00—Picking of fruits, vegetables, hops, or the like; Devices for shaking trees or shrubs
- A01D46/28—Vintaging machines, i.e. grape harvesting machines
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Abstract
Description
Procédé de récolte sélective contrôlée de baies1 et machines de récolte faisant application de ce procédé.Method for selective selective harvesting of berries1 and harvesting machines applying this method.
La présente invention concerne un procédé de récolte sélective contrôlée de baies telles que raisin, framboises, groseilles, cassis, etc. Elle vise aussi les machines de récolte comportant application de ce procédé. The present invention relates to a controlled selective harvesting process of berries such as grapes, raspberries, currants, blackcurrants, etc. It also relates to harvesting machines comprising application of this process.
On sait que la production de vins de qualité (vins d'appellation d'origine contrôlée) oblige les vignerons, lors de la récolte, à ne pas dépasser des rendements à l'hectare fixés par des textes réglementaires en fonction des appellations. We know that the production of quality wines (wines with a controlled designation of origin) obliges the winegrowers, during the harvest, not to exceed yields per hectare fixed by regulatory texts depending on the appellations.
D'autre part, on sait que la viticulture mondiale et particulièrement la viticulture française, sont de plus en plus orientées vers des productions de qualité. Dans les crus les plus prestigieux, les vendangeurs effectuent une récolte sélective manuelle des raisins. Lors de la vendange, ils récoltent, dans un premier sceau, les baies de meilleure qualité et, dans un deuxième, le reste de la vendange. De nombreux viticulteurs de zones d'appellation moins prestigieuses souhaiteraient utiliser ce mode de récolte pour augmenter la qualité de leur production, mais, malheureusement, le coût de la récolte sélective manuelle est prohibitif. On the other hand, we know that world viticulture and particularly French viticulture, are more and more oriented towards quality productions. In the most prestigious vintages, the harvesters carry out a selective manual harvest of the grapes. During the harvest, they harvest, in a first seal, the berries of better quality and, in a second, the rest of the harvest. Many winegrowers in less prestigious appellation areas would like to use this method of harvesting to increase the quality of their production, but, unfortunately, the cost of selective manual harvesting is prohibitive.
Depuis une dizaine d'années, avec les nouveaux systèmes de récolte à secoueurs ou bras cueilleurs qui ne fouettent pas la végétation, il est possible, en fonction des réglages des paramètres de mouvement des secoueurs ou bras cueilleurs, de pratiquer une récolte mécanique sélective grossière. Par exemple, si l'on règle la fréquence de secouage à 550 coups/minute, sur une vigne déterminée, on va récolter la totalité des baies, alors que si l'on ramène ce réglage à 450 coups/minute, on va laisser une certaine quantité de raisin sur les ceps. A l'observation, on constate que les baies qui sont restées sur les souches, sont les baies les plus difficiles à détacher: baies vertes ou baies beaucoup moins mures. Malheureusement, avec l'entraînement mécanique actuel des systèmes de récolte des machines à vendanger, le secouage n'est pas proportionnel à l'avancement, seule la fréquence de secouage est réglable depuis le poste de pilotage. Les autres réglages souhaitables tels que:
- amplitude de secouage;
- pincement (le pincement est l'espace qui existe entre deux bras cueilleurs disposés de part et d'autre du plan vertical médian du système de secouage); s'effectuent actuellement manuellement, à l'aide de clés et nécessitent l'arrêt de la machine et le nettoyage des organes impliqués dans le réglage.For ten years, with the new shaker or gathering arm harvesting systems that do not whip the vegetation, it is possible, depending on the settings of the movement parameters of the shakers or gathering arms, to practice a coarse selective mechanical harvest . For example, if you set the shaking frequency to 550 strokes / minute, on a given vine, you will harvest all the berries, while if you reduce this setting to 450 strokes / minute, you will leave a certain amount of grapes on the vines. Upon observation, it can be seen that the berries which have remained on the stumps are the most difficult to detach: green berries or much less ripe berries. Unfortunately, with the current mechanical drive of the harvesting systems of the grape harvesting machines, the shaking is not proportional to the progress, only the shaking frequency is adjustable from the cockpit. Other desirable settings such as:
- shaking amplitude;
- nipping (nipping is the space between two picking arms arranged on either side of the vertical median plane of the shaking system); are currently carried out manually, using keys and require stopping the machine and cleaning the organs involved in the adjustment.
D'autre part, les systèmes de secouage actuels à entraînement mécanique, n'offrent aucune possibilité de réglage de l'accélération (raideur) des bras cueilleurs et ne permettent pas de travailler en mode proportionnel à l'avancement, ni en mode de décompression. On the other hand, the current shaking systems with mechanical drive, do not offer any possibility of adjusting the acceleration (stiffness) of the picking arms and do not allow working in mode proportional to the advance, nor in decompression mode .
Pour remédier aux inconvénients et insuffisances susmentionnés des machines de récolte de baies comportant un système de secouage à mouvements alternatifs, la demanderesse a créé une machine et un procédé de récolte sélective selon lesquels les mouvements des ensembles de détachement des baies du système de secouage, sont asservis par un ensemble électronique de commande à microprocesseur. To remedy the aforementioned drawbacks and inadequacies of berry harvesting machines comprising a shaking system with alternative movements, the applicant has created a machine and a selective harvesting process according to which the movements of the berry detachment assemblies of the shaking system are controlled by an electronic microprocessor control unit.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré et très avantageux de ce procédé, chaque ensemble de détachement de baies est individuellement accouplé à un dispositif électrohydraulique d'entraînement comprenant un vérin hydraulique commandé par une électrovalve ou par un électrodistributeur proportionnel distinct(e), ces deux électrovalves ou électrodistributeurs proportionnels étant asservi(e)s par l'ensemble électronique de commande à microprocesseur. According to a preferred and very advantageous embodiment of this method, each bay detachment assembly is individually coupled to an electro-hydraulic drive device comprising a hydraulic cylinder controlled by a solenoid valve or by a separate proportional solenoid valve, these two proportional solenoid valves or solenoid valves being controlled by the electronic microprocessor control unit.
Grâce à ce procédé, il est notamment possible:
- de générer une infinité de mouvements de récolte, ce qui ne peut être obtenu par les systèmes actuels à entraînement mécanique;
- de déterminer les meilleurs paramètres du mouvement des bras cueilleurs adaptés à chaque variété de cépage et de palissage : fréquence, amplitude, pincement et accélération (raideur), sans intervention mécanique, en agissant seulement sur le pupitre de commande de l'ensemble électronique;
- de générer un secouage proportionnel à l'avancement; - d'introduire des cycles de décompression qui permettent au végétal d'être moins écrasé et aux grappes de raisin entières d'être libres dans leur chute - de sélectionner le meilleur mode de secouage:
- non proportionnel à l'avancement
- proportionnel à l'avancement,
- en décompression; - de régler les paramètres de secouage directement depuis le pupitre de commande, en faisant varier les réglages: du pincement des bras cueilleurs, de la fréquence de secouage, de l'amplitude de secouage1 de l'accélération de secouage, de la décompression des bras cueilleurs.Thanks to this process, it is in particular possible:
- generate an infinite number of harvesting movements, which cannot be obtained by current mechanical drive systems;
- determine the best parameters of the movement of the picking arms adapted to each variety of grape variety and trellising: frequency, amplitude, pinching and acceleration (stiffness), without mechanical intervention, acting only on the control desk of the electronic assembly;
- generate a shaking proportional to the progress; - to introduce decompression cycles which allow the plant to be less crushed and the whole grape clusters to be free in their fall - to select the best method of shaking:
- not proportional to progress
- proportional to progress,
- decompression; - to adjust the shaking parameters directly from the control console, by varying the settings: the pinching of the picking arms, the shaking frequency, the shaking amplitude1 of the shaking acceleration, the arms decompression pickers.
Un logiciel approprié permet au viticulteur de déterminer les paramètres optimum de la récolte et de les programmer dans une banque de données de parcelles et/ou de cépages, en fonction de chaque parcelle, de façon à pouvoir les utiliser d'année en année sur les variétés identiques. Appropriate software allows the winemaker to determine the optimum harvest parameters and to program them in a database of plots and / or grape varieties, according to each plot, so that they can be used from year to year on the identical varieties.
On conçoit que la possibilité de régler rapidement et facilement les différents paramètres susmentionnés du secouage, permet une récolte sélective des baies en fonction des informations enregistrées par l'ensemble électronique de commande, concernant, par exemple, la variété et la maturité du raisin, un tel mode de récolte donnant des résultats comparables à ceux de la récolte sélective manuelle, de façon beaucoup plus rapide et avec un coût incomparablement moins important. It is understood that the possibility of quickly and easily adjusting the various aforementioned shaking parameters allows selective harvesting of berries according to the information recorded by the electronic control unit, concerning, for example, the variety and maturity of the grapes, a such a harvesting method giving results comparable to those of manual selective harvesting, much faster and with incomparably lower cost.
Cependant, même si l'on maîtrise les lois de mouvements des secoueurs ou bras cueilleurs, il est indispensable, pour parvenir à une récolte sélective avec le meilleur rendement autorisé par le texte réglementaire applicable à la zone d'appellation considérée, de connaître, en temps réel, le poids de raisin récolté. However, even if one masters the laws of movement of the shakers or picking arms, it is essential, to achieve a selective harvest with the best yield authorized by the regulatory text applicable to the appellation zone considered, to know, in real time, the weight of grapes harvested.
Les essais de pesage en continu effectués au moyen d'appareils et procédés connus, ont permis de vérifier qu'il n'est pas possible d'extrapoler le système de mesure en continu du rendement à l'hectare des moissonneuses batteuses, car les produits en cause sont tout à fait différents (la vendange étant en partie liquide). D'autre part, une autre difficulté majeure du pesage en continu de la récolte sur une machine à vendanger, en cours de travail, résulte de l'importance des perturbations du pesage occasionnées par la vibration de la tête de récolte et les inclinaisons de la machine dans les côtes, les pentes et les dévers, lorsqu'elle travaille sur un terrain accidenté. Continuous weighing tests carried out using known devices and methods have made it possible to verify that it is not possible to extrapolate the continuous measurement system of the yield per hectare of combine harvesters, because the products in question are quite different (the harvest being partly liquid). On the other hand, another major difficulty in the continuous weighing of the crop on a harvesting machine, during work, results from the importance of the disturbances in weighing caused by the vibration of the harvesting head and the inclinations of the machine on hills, slopes and slopes, when working on uneven terrain.
La demanderesse a donc également créé un dispositif et un procédé de pesage embarqué, en continu et en temps réel de la récolte, permettant de s'affranchir des causes susmentionnées susceptibles de fausser la pesée, et d'obtenir la meilleure précision possible. The Applicant has therefore also created a device and a process for on-board weighing, continuously and in real time of the harvest, making it possible to overcome the above-mentioned causes liable to distort the weighing, and to obtain the best possible precision.
Selon ce procédé et ce dispositif décrits dans une autre demande de brevet:
- on dispose deux balances électroniques sur un même support et le plus près possible l'une de l'autre, ces balances étant par exemple à jauge de contrainte ou à système capacitif;
- on relie les deux balances à un calculateur électronique;
- I'une des balances supporte une masse fixe connue, et opère des pesées successives de cette masse;
- L'autre balance, placée sur le trajet de la récolte, opère en même temps des pesées de celle-ci dont le passage en continu sur le plateau de pesage de cette balance est assuré par un système d'entraînement;
- le calculateur effectue un traitement algorithmique des signaux provenant des deux balances, pour éliminer l'effet des perturbations dynamiques auxquelles elles sont soumises.According to this process and this device described in another patent application:
- There are two electronic scales on the same support and as close as possible to each other, these scales being for example with strain gauge or capacitive system;
- the two scales are connected to an electronic computer;
- one of the scales supports a known fixed mass, and operates successive weighings of this mass;
- The other scale, placed on the path of the harvest, operates at the same time weighing of which the continuous passage on the weighing pan of this scale is ensured by a drive system;
- the computer performs an algorithmic processing of the signals coming from the two scales, to eliminate the effect of the dynamic disturbances to which they are subjected.
Dans l'application aux machines à vendanger, ce procédé permet le pesage en continu et en temps réel de la vendange, avec une erreur inférieure à 3 %. D'autre part, le débit massique mesuré en continu permet de déterminer non seulement le poids total de la vendange depuis le début de la parcelle vendangée, mais également le rendement à l'hectare depuis le début de ladite parcelle, ainsi que le poids de raisin par mètre linéaire et même le poids de raisin par souche. In the application to harvesting machines, this process allows continuous weighing of the harvest in real time, with an error of less than 3%. On the other hand, the mass flow measured continuously makes it possible to determine not only the total weight of the harvest since the start of the harvested plot, but also the yield per hectare since the start of said plot, as well as the weight of grapes per linear meter and even the weight of grapes per strain.
Une même machine de récolte peut être équipée d'un ensemble de secouage asservi par un ensemble électronique de commande à microprocesseur et d'un système de pesage en continu embarqué, relié à un calculateur, cet ensemble de secouage et ce système de pesage pouvant, par exemple et avantageusement être constitués par des dispositifs permettant la mise en oeuvre des procédés susmentionnés. The same harvesting machine can be equipped with a shaking assembly controlled by an electronic microprocessor control assembly and an on-board continuous weighing system, connected to a computer, this shaking assembly and this weighing system being able to, for example and advantageously be constituted by devices allowing the implementation of the abovementioned methods.
Toutefois, dans ce cas, la gestion séparée de l'ensemble de secouage et du système de pesage embarqué n'est pas simultanée et ne s'en trouve pas facilitée; en effet, une telle gestion séparée est extrêmement diffiale à gérer par un seul opérateur. However, in this case, the separate management of the shaking assembly and the on-board weighing system is not simultaneous and is not made easier; indeed, such separate management is extremely differential to be managed by a single operator.
Un objet du procédé de la présente invention, est d'apporter une solution à ce problème. An object of the method of the present invention is to provide a solution to this problem.
Selon la présente invention, cet objectif est atteint grâce à un procédé suivant lequel on asservit électroniquement, en boucle fermée, par exemple suivant des algorithmes appropriés (par exemple des algorithmes de proportionnalité, ou des algorithmes utilisant des systèmes experts, ou des algorithmes utilisant des réseaux de neurones), l'ensemble électronique de commande à microprocesseur du système de secouage et le calculateur électronique du système de pesée en continu embarqué, par l'intermédiaï.rn d'un ordinateur superviseur, afin d'obtenir un rendement à l'hectare correspondant à un rendement prédéterminé programmé. According to the present invention, this objective is achieved by a method according to which one electronically slaves, in closed loop, for example according to appropriate algorithms (for example proportionality algorithms, or algorithms using expert systems, or algorithms using neural networks), the electronic microprocessor control system of the shaking system and the electronic computer of the on-board continuous weighing system, via a supervisor computer, in order to obtain a return to the hectare corresponding to a programmed predetermined yield.
L'asservissement électronique, en boucle fermée, de l'ensemble électronique de commande du système de secouage et du calculateur électronique du système de pesée, par l'intermédiaire d'un ordinateur superviseur, permet un asservissement des paramètres amplitude et accélération du secouage de la tête de récolte en fonction du rendement hectare souhaité et affiché par le viticulteur; ceci permettant de limiter la récolte en privilégiant la qualité désirée par le viticulteur. Ce dispositif permet également de récolter en deux passages; le premier passage étant à rendement limité et à qualité optimum. The electronic closed-loop control of the electronic shaking system control unit and the electronic computer of the weighing system, via a supervisor computer, allows the amplitude and acceleration parameters of the shaking to be controlled. the harvest head according to the desired hectare yield and displayed by the winemaker; this allows to limit the harvest by favoring the quality desired by the winemaker. This device also makes it possible to harvest in two passes; the first pass being of limited yield and of optimum quality.
Les buts, caractéristiques et avantages ci-dessus, et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels:
La figure 1 est une vue en perspective et à caractère schématique d'un exemple de réalisation d'un système de secouage asservi.The aims, characteristics and advantages above, and others still, will emerge more clearly from the description which follows and from the appended drawings in which:
Figure 1 is a perspective view and schematic of an embodiment of a slave shaking system.
La figure 2 représente le schéma hydraulique du dispositif électrohydraulique d'entraînement des ensembles de détachement des baies de ce système de secouage. FIG. 2 represents the hydraulic diagram of the electrohydraulic device for driving the sets for detaching the bays from this shaking system.
La figure 3 est une vue synoptique de l'ensemble électronique du procédé de secouage. Figure 3 is a block diagram of the electronic assembly of the shaking process.
La figure 4 est une vue de face d'un système de pesage embarqué représenté installé au-dessous de l'ouverture de déchargement d'un convoyeur élévateur permettant d'acheminer les baies récoltées jusqu'à l'une des bennes de réception de la vendange équipant la machine de récolte. FIG. 4 is a front view of an on-board weighing system shown installed below the unloading opening of a lifting conveyor making it possible to route the harvested berries to one of the dumpsters for receiving the harvest equipping the harvesting machine.
La figure 5 est une vue synoptique de ce système de pesage en continu de récolte. Figure 5 is a block diagram of this continuous harvest weighing system.
La figure 6 est une représentation d'un exemple d'algorithme permettant d'éliminer en permanence les causes de perturbations des mesures constituées par les secousses et les inclinaisons de la machine. FIG. 6 is a representation of an example of an algorithm making it possible to permanently eliminate the causes of disturbances of the measurements constituted by the tremors and the inclinations of the machine.
La figure 7 est une vue synoptique du procédé de récolte sélective contrôlée selon l'invention. Figure 7 is a block view of the selective harvesting method controlled according to the invention.
On se reporte auxdits dessins pour décrire un exemple intéressant, bien que nullement limitatif, de mise en oeuvre du procédé de récolte sélective contrôlée de baies selon l'invention. Reference is made to said drawings to describe an interesting example, although in no way limiting, of the implementation of the selective selective berry harvesting method according to the invention.
Les figures 1 à 3 illustrent un exemple de réalisation d'un système de secouage asservi par un ensemble électronique de commande à microprocesseur décrit dans une précédente demande de Brevet de la demanderesse. Figures 1 to 3 illustrate an exemplary embodiment of a shaking system controlled by an electronic microprocessor control assembly described in a previous patent application by the applicant.
Sur la figure 1, on voit un système de secouage constitué de deux ensembles de détachement des baies 1A et 1B comprenant, chacun, de manière connue en soi, une pluralité de bras cueilleurs superposés 2a, 2b qui, selon l'exemple illustré, sont constitués par des tiges flexibles semi-rigides du genre décrit dans le document FR-A-2 638602, comportant une extrémité avant inclinée et une extrémité arrière recourbée séparées par une portion rectiligne ou sensiblement, ces secoueurs étant fixé, par l'intermédiaire de leurs extrémités, d'une part, à un premier arbre vertical 3a, 3b monté avec une aptitude d'oscillation autour de son axe longitudinal, sur le bâti 6 dudit système de secouage, et, d'autre part, à un deuxième arbre vertical 4a, 4b qui peut être fixe, par rapport audit bâti 6, ou installé avec une latitude d'oscillation, ou monté fou. In Figure 1, we see a shaking system consisting of two sets of detachment of the bays 1A and 1B each comprising, in a manner known per se, a plurality of overlapping picking arms 2a, 2b which, according to the example illustrated, are constituted by flexible semi-rigid rods of the kind described in document FR-A-2 638602, comprising a sloping front end and a curved rear end separated by a rectilinear or substantially straight portion, these shakers being fixed, by means of their ends, on the one hand, to a first vertical shaft 3a, 3b mounted with an aptitude for oscillation around its longitudinal axis, on the frame 6 of said shaking system, and, on the other hand, to a second vertical shaft 4a , 4b which can be fixed, with respect to said frame 6, or installed with a latitude of oscillation, or mounted idly.
L'oscillation de chaque arbre 3a, 3b, est obtenue au moyen d'un vérin hydraulique, ces vérins Sa, 5b, étant reliés, chacun, par l'intermédiaire de leurs extrémités opposées et d'articulations, d'une part, à un élément fixe du bâti 6 du système de secouage et, d'autre part, à un levier horizontal 7a, 7b, rigidement solidaire de l'arbre 3a ou 3b, respectivement. The oscillation of each shaft 3a, 3b, is obtained by means of a hydraulic cylinder, these cylinders Sa, 5b, being connected, each, by means of their opposite ends and of articulations, on the one hand, to a fixed element of the frame 6 of the shaking system and, on the other hand, to a horizontal lever 7a, 7b, rigidly secured to the shaft 3a or 3b, respectively.
Alternativement, on pourrait utiliser un seul vérin pour l'entraînement simultané des deux arbres 3a, 3b, par exemple en reliant ces demiers au moyen d'une barre d'accouplement. Toutefois, I'utilisation de deux vérins confère des avantages particuliers très intéressants. Alternatively, one could use a single cylinder for the simultaneous drive of the two shafts 3a, 3b, for example by connecting these latter by means of a coupling bar. However, the use of two cylinders gives very interesting particular advantages.
Des capteurs de position 8a, 8b par exemple placés à la partie supérieure des arbres 3a, 3b, respectivement, et reliés à l'ensemble électronique de commande, permettent en permanence de relever la position angulaire de chacun desdits arbres. Position sensors 8a, 8b for example placed at the upper part of the shafts 3a, 3b, respectively, and connected to the electronic control unit, make it possible to continuously record the angular position of each of said shafts.
Les vérins 5a, 5b sont actionnés par un ensemble hydraulique (figure 2) constitué d'un bloc hydraulique 9 avec régulation de pression et accumulateur hydropneumatique 1 Oa, 1 ou, et de deux servovalves lia, il b. Ces deux servovalves pourraient être remplacées par deux électrodistributeurs proportionnels. The cylinders 5a, 5b are actuated by a hydraulic assembly (Figure 2) consisting of a hydraulic block 9 with pressure regulation and hydropneumatic accumulator 1 Oa, 1 or, and two servovalves lia, il b. These two servovalves could be replaced by two proportional solenoid valves.
L'ensemble électronique de commande (figure 3) peut être constitué par une carte électronique à microprocesseur 16. Cette carte électronique comporte des entrées et sorties numériques et analogiques, à savoir:
Entrées numériques: le clavier de commande 17 et le capteur de vitesse d'avancement de la machine 18;
Entrées analogiques: les deux capteurs angulaires de position 8a, 8b, des bras cueilleurs 2a, 2b, les accéléromètres ou les détecteurs de chocs de détection des piquets;
Sorties analogiques: les sorties vers les servovalves (ou vers les électrodistributeurs proportionnels) i la, 11 b;
Sorties numériques: le clavier de commande 17.The electronic control assembly (FIG. 3) can be constituted by an electronic card with microprocessor 16. This electronic card has digital and analog inputs and outputs, namely:
Digital inputs: the control keyboard 17 and the machine speed sensor 18;
Analog inputs: the two angular position sensors 8a, 8b, picking arms 2a, 2b, the accelerometers or the picket detection shock detectors;
Analog outputs: outputs to servovalves (or to proportional solenoid valves) i la, 11 b;
Digital outputs: the control keyboard 17.
Le clavier de commande 17 permet de rentrer dans le système, les paramètres suivants du secouage: amplitude, raideur (accélération), fréquence et pincement. Ces paramètres seront optimisés en fonction de la variété et de la maturité et seront alors enregistrés en mémoire pour être réutilisés à la demande. The control keyboard 17 allows entering the following shaking parameters in the system: amplitude, stiffness (acceleration), frequency and pinching. These parameters will be optimized according to the variety and maturity and will then be saved in memory to be reused on demand.
L'opérateur peut également sélectionner le mode de travail: mode non proportionnel à l'avancement, mode proportionnel, mode proportionnel avec cycle de décompression; ainsi que les paramètres de secouage qui ne seront utilisés qu'au moment du passage des piquets. The operator can also select the working mode: mode not proportional to the progress, proportional mode, proportional mode with decompression cycle; as well as the shaking parameters which will only be used when the stakes pass.
Une fois les paramètres définis, la carte de traitement de commande à microprocesseur va les analyser et générer les signaux de commande pour chacune des servovalves il a, il b, dans le cadre d'une boucle d'asservissement, par exemple du genre PI (Proportionnel Intégral) ou PID (Proportionnel Intégral
Dérivé) dans laquelle les potentiomètres 8a, 8b, par l'intermédiaire de convertisseurs analogiques digitals transmettent à la boucle d'asservissement la position des arbres de secouage.Once the parameters have been defined, the microprocessor-based control processing card will analyze them and generate the control signals for each of the servovalves a a, il b, as part of a servo loop, for example of the PI type ( Full Proportional) or PID (Full Proportional
Derivative) in which the potentiometers 8a, 8b, via digital analog converters transmit to the servo loop the position of the shaking shafts.
Or, on sait que dans les terrains vallonnés, il n'est pas toujours possible de maintenir une vitesse d'avancement constante. L'opérateur est donc conduit à choisir des paramètres moyens, avec les machines actuelles. However, we know that in hilly terrain, it is not always possible to maintain a constant forward speed. The operator is therefore led to choose medium parameters, with current machines.
Selon une autre disposition caractéristique du procédé de l'invention,
L'ensemble électronique de commande est programmé pour que la fréquence de secouage soit proportionnelle à la vitesse d'avancement de la machine, de sorte que le pied de vigne soit soumis au même nombre de coups et à la même accélération quelle que soit la vitesse d'avancement.According to another characteristic arrangement of the process of the invention,
The electronic control unit is programmed so that the shaking frequency is proportional to the speed of advance of the machine, so that the vine is subjected to the same number of strokes and the same acceleration whatever the speed. advancement.
Comme indiqué précédemment, il est également important que chaque pied de vigne soit soumis à la même accélération, quelle que soit la vitesse d'avancement de la machine. Pour cela, selon le procédé de l'invention, on génère, à chaque alternance du cycle, des temps morts de durée proportionnelle à la diminution de la vitesse d'avancement de la machine et de la fréquence de secouage, au-dessous de seuils prédéterminés, par exemple au dessous d'une fréquence de secouage de 500 coups/mn et d'une vitesse d'avancement de la machine de 5 km/h selon l'exemple retenu. De la sorte, I'accélération des secoueurs ou bras cueilleurs (2a, 2b) reste identique, quelles que soient la vitesse d'avancement de la machine de récolte et la fréquence de secouage. As indicated above, it is also important that each vine is subjected to the same acceleration, regardless of the speed of advancement of the machine. For this, according to the method of the invention, dead times of duration proportional to the reduction in the speed of advancement of the machine and the frequency of shaking are generated at each alternation of the cycle, below thresholds predetermined, for example below a shaking frequency of 500 strokes / min and a forward speed of the machine of 5 km / h according to the example chosen. In this way, the acceleration of the shakers or picking arms (2a, 2b) remains identical, whatever the speed of advance of the harvesting machine and the frequency of shaking.
Selon une autre disposition caractéristique du procédé de mise en oeuvre du dispositif ciaessus, L'ensemble électronique de commande est programmé pour commander successivement les électrovalves Il a, il b d'actionnement des ensembles droit et gauche de bras cueilleurs 2a, 2b, respectivement, de façon à assurer un déplacement non simultané de ces derniers. According to another characteristic arrangement of the process for implementing the above device, the electronic control assembly is programmed to successively control the solenoid valves It a, he b for actuating the right and left assemblies of picking arms 2a, 2b, respectively, so as to ensure a non-simultaneous displacement of the latter.
Les figures 4 et 6 illustrent un exemple de réalisation d'un dispositif et de mise en oeuvre d'un procédé de pesage embarqué et en continu de récolte lequel a été décrit dans une précédente demande de Brevet français de la demanderesse. Figures 4 and 6 illustrate an embodiment of a device and implementation of an on-board weighing process and continuous harvesting which has been described in a previous French patent application of the applicant.
En tenant compte du fait que les machines à vendanger comportent le plus souvent deux convoyeurs de réception des baies disposés de part et d'autre de leur plan vertical médian (c'est-à-dire à droite et à gauche dudit plan en considérant le sens d'avancement de ces machines) et acheminant lesdites baies jusqu'à une ou deux bennes disposées à la partie supérieure de la machine, les machines comportant application de l'invention seront équipées de deux dispositifs de pesage identiques installés sur la trajectoire de la récolte. De manière préférée, ces dispositifs sont placés au-dessous des ouvertures de déchargement des élévateurs débouchant dans les bennes. Ils sont par exemple fixés, au moyen de liaisons élastiques, sur les carters desdits élévateurs. Taking into account the fact that the grape harvesting machines most often have two berries receiving conveyors arranged on either side of their median vertical plane (that is to say to the right and to the left of said plane considering the direction of advance of these machines) and conveying said bays to one or two skips arranged at the top of the machine, the machines comprising application of the invention will be equipped with two identical weighing devices installed on the trajectory of the harvest. Preferably, these devices are placed below the unloading openings of the elevators opening into the skips. They are for example fixed, by means of elastic connections, on the casings of said elevators.
Chaque dispositif de pesage comprend deux balances électroniques, de préférence identiques 20 et 21, par exemple à jauge de contrainte ou à système capacitif reliées à un ensemble calculateur électronique 22, ces deux balances étant placées fixement sur un même support 43. Each weighing device comprises two electronic scales, preferably identical 20 and 21, for example with a strain gauge or with a capacitive system connected to an electronic computer assembly 22, these two scales being fixedly placed on the same support 43.
L'une de ces balances (balance 20) supporte un plateau de pesée 23. La seconde balance (balance 21) est une balance témoin. Elle supporte une masse de référence fixe connue (MO) 24. Cette masse correspond au poids du plateau 23 plus une masse correspondant à la masse moyenne que peut récolter le système. Par exemple, le poids de l'ensemble de la masse de référence peut être de 400 g (poids du plateau 23) + 250 g de masse représentant la moitié de la capacité maximum du système de pesage. One of these scales (scale 20) supports a weighing pan 23. The second scale (scale 21) is a control scale. It supports a known fixed reference mass (MO) 24. This mass corresponds to the weight of the plate 23 plus a mass corresponding to the average mass that the system can collect. For example, the weight of the entire reference mass can be 400 g (weight of the pan 23) + 250 g of mass representing half of the maximum capacity of the weighing system.
Un système d'entraînement de la récolte permet de faire passer, la vendange, en continu, sur le plateau 23 de la balance de pesage 20. Ce système comprend une bande transporteuse sans fin 25 s'enroulant sur deux tambours 26 et 27. Des moyens de mesure reliés au calculateur électronique 22, permettent de mesurer la vitesse de déplacement de cette bande transporteuse. A system for driving the crop makes it possible to pass the harvest, continuously, onto the plate 23 of the weighing scale 20. This system comprises an endless conveyor belt 25 which is wound on two drums 26 and 27. Des measuring means connected to the electronic computer 22, make it possible to measure the speed of movement of this conveyor belt.
Selon le mode d'exécution illustré, le tambour 26 moteur est entrainé par un moteur hydraulique ou autre. La vitesse de rotation de ce tambour moteur est mesurée par un capteur 28, par exemple par un capteur à effet Hall, qui détecte le passage d'aimants permanents 29 montés sur ledit tambour, ce capteur étant relié à l'ensemble calculateur électronique 22. Les aimants 29 sont régulièrement espacés autour du tambour. According to the illustrated embodiment, the motor drum 26 is driven by a hydraulic or other motor. The speed of rotation of this motor drum is measured by a sensor 28, for example by a Hall effect sensor, which detects the passage of permanent magnets 29 mounted on said drum, this sensor being connected to the electronic computer unit 22. The magnets 29 are regularly spaced around the drum.
La bande transporteuse 25 est de préférence munie, sur sa face externe, de tasseaux 30 orientés transversalement. Ces tasseaux permettent:
- I'entraînement de la récolte déversée sur le brin supérieur de ladite bande transporteuse;
- le fractionnement de la récolte en "doses" qui se trouvent maintenues entre lesdits tasseaux, quelle que soit l'inclinaison de la machine de récolte.The conveyor belt 25 is preferably provided, on its external face, with cleats 30 oriented transversely. These cleats allow:
- driving the crop spilled on the upper strand of said conveyor belt;
- The fractionation of the crop into "doses" which are maintained between said cleats, regardless of the inclination of the harvesting machine.
L'espacement angulaire entre deux aimants 29 est fonction de l'espacement ménagé entre deux tasseaux 30 consécutifs, de sorte que le déplacement angulaire entre deux aimants correspond exactement au déplacement de deux tasseaux consécutifs de la bande transporteuse. The angular spacing between two magnets 29 is a function of the spacing made between two consecutive battens 30, so that the angular displacement between two magnets corresponds exactly to the displacement of two consecutive battens of the conveyor belt.
La bande transporteuse 25 est logée dans un carter 31. Le fond 31 b de ce carter comporte une ouverture dans laquelle se trouve disposé le plateau peseur 23 de la balance peseuse 20. The conveyor belt 25 is housed in a casing 31. The bottom 31 b of this casing has an opening in which the weighing plate 23 of the weighing scale 20 is placed.
Comme indiqué précédemment, les deux ensembles peseurs comportant les dispositions caractéristiques ciaessus peuvent être fixés, au moyen de liaisons élastiques, sur les convoyeurs élévateurs 32 des machines à vendanger, au-dessous de l'ouverture de déchargement 32a de ces derniers et au-dessus des bennes collectrices 33. As indicated above, the two weighing assemblies comprising the above characteristic arrangements can be fixed, by means of elastic connections, on the lifting conveyors 32 of the grape harvesting machines, below the unloading opening 32a of the latter and above collection bins 33.
L'ensemble calculateur électronique 22 peut être avantageusement constitué par une carte électronique à microprocesseur. Dans ce cas, cette carte comporte des entrées et sorties numériques et analogiques, à savoir:
- Entrées numériques: clavier de commande 34, capteur de vitesse d'avancement de la machine 35, tops d'avance tapis droit 36, tops d'avance tapis gauche 37;
- Entrées analogiques: clavier de commande 34, signal balance plateau gauche 38, signal masse de référence plateau gauche 39, signal balance plateau droit 40, signal masse de référence plateau droit 41;
- Sorties analogiques: clavier de commande 34, carte de commande de secouage électronique 42.The electronic computer unit 22 can advantageously be constituted by an electronic microprocessor card. In this case, this card has digital and analog inputs and outputs, namely:
- Digital inputs: control keyboard 34, machine forward speed sensor 35, right belt advance tops 36, left belt advance tops 37;
- Analog inputs: control keyboard 34, left pan balance signal 38, left pan reference mass signal 39, right pan balance signal 40, right pan reference mass signal 41;
- Analog outputs: control keyboard 34, electronic shaking control card 42.
Selon le procédé de pesage, la balance témoin à masse de référence connue MO 24 permet, par application d'un algorithme de traitement, d'ajuster en permanence les mesures transmises par les balances peseuses, en éliminant, en permanence, les causes de perturbation de ces mesures constituées par les secousses et les inclinaisons de la machine. According to the weighing method, the test balance with known reference mass MO 24 makes it possible, by application of a processing algorithm, to continuously adjust the measurements transmitted by the weighing scales, eliminating, permanently, the causes of disturbance of these measures constituted by the tremors and the inclinations of the machine.
Selon une autre disposition caractéristique du procédé, on effectue des pesées partiellement redondantes (c'est-à-dire une nouvelle pesée avant que la récolte déjà pesée ait complètement quitté le plateau), ces pesées redondantes permettant d'augmenter la précision de calcul du débit massique, que ce soit pour la valeur instantanée ou pour la valeur moyenne. According to another characteristic arrangement of the process, partially redundant weighings are carried out (that is to say a new weighing before the crop already weighed has completely left the pan), these redundant weighings making it possible to increase the calculation accuracy of the mass flow, either for the instantaneous value or for the average value.
Par exemple, les "tops pesée" sont donnés par le capteur 28 du tambour moteur 26 et correspondent au passages successifs de deux tasseaux 30. For example, the “weighed tops” are given by the sensor 28 of the motor drum 26 and correspond to the successive passages of two battens 30.
Pendant ce temps, des séquences successives de plusieurs pesées sont effectuées et le calculateur électronique 22 établit la moyenne de ces pesées pour chaque séquence. Par exemple, 3 pesées sont successivement réalisées: par exemple 1 toutes les 50 millisecondes. La moyenne de 3 pesées permet d'obtenir une précision de l'ordre de 3 %.During this time, successive sequences of several weighings are carried out and the electronic computer 22 establishes the average of these weighings for each sequence. For example, 3 weighings are successively carried out: for example 1 every 50 milliseconds. The average of 3 weighings provides an accuracy of around 3%.
L'ensemble calculateur 22 du système de pesage est accouplé aux capteurs de roues ou autres dispositifs de mesure de vitesse d'avancement équipant la machine de récolte, et prend en compte ces informations pour calculer le rendement à l'hectare. The computer unit 22 of the weighing system is coupled to the wheel sensors or other forward speed measuring devices fitted to the harvesting machine, and takes this information into account to calculate the yield per hectare.
Les essais ont démontré que la capacité hectare du dispositif de pesage peut être de l'ordre de 30 tonnes/ha, avec la précision susmentionnée. Tests have shown that the hectare capacity of the weighing device can be of the order of 30 tonnes / ha, with the aforementioned precision.
On observe que pour la seule application de pesage en continu, le clavier de commande 34 permet de rentrer la largeur des plantations. Il permet également la remise à zéro:
- du pesage en début de parcelle;
- du pesage des bennes à chaque vidage.It is observed that for the sole application of continuous weighing, the control keyboard 34 makes it possible to enter the width of the plantations. It also allows resetting to zero:
- weighing at the start of the plot;
- weighing the buckets at each emptying.
Les résultats affichés sur l'afficheur du clavier de commande 34 sont:
- la surface totale parcourue par la machine depuis la mise à zéro totale: il s'agit de la distance effectuée par la machine (secouage en marche) multipliée par la largeur des plantations.The results displayed on the display of the control keyboard 34 are:
- the total area covered by the machine since total zeroing: this is the distance made by the machine (shaking on) multiplied by the width of the plantations.
- le poids total des deux bennes depuis le dernier vidage: cette indication permet au conducteur d'apprécier le moment du vidage des bennes. - the total weight of the two skips since the last emptying: this indication allows the driver to assess the time of emptying of the skips.
- le poids total des vendanges récoltées depuis le début de la parcelle. - the total weight of the harvest harvested since the start of the plot.
- le rendement moyen total: il s'agit du poids total divisé par la surface récoltée. - total average yield: this is the total weight divided by the area harvested.
- le rendement instantané réalisé sur une distance d'un mètre, ceci avec un décalage de 2 secondes. - the instantaneous yield achieved over a distance of one meter, this with a lag of 2 seconds.
Selon le procédé de récolte sélective contrôlée de l'invention, on asservit électroniquement, en boucle fermée, suivant des algorithmes appropriés (par exemple des algorithmes de proportionnalité, ou des algorithmes utilisant des systèmes experts, ou des algorithmes utilisant des réseaux de neurones),
L'ensemble électronique de commande du système de secouage sélectif et le calculateur électronique du système de pesée en continu embarqué, par l'intermédiaire d'un ordinateur superviseur, afin d'obtenir un rendement à l'hectare correspondant à un rendement prédéterminé.According to the controlled selective harvesting method of the invention, it is electronically controlled, in a closed loop, according to appropriate algorithms (for example proportionality algorithms, or algorithms using expert systems, or algorithms using neural networks),
The electronic assembly for controlling the selective shaking system and the electronic computer for the on-board continuous weighing system, by means of a supervisor computer, in order to obtain a yield per hectare corresponding to a predetermined yield.
Dans un mode d'exécution préféré et avantageux, le système de secouage sélectif et le système de pesée, sont du type précédemment décrit. In a preferred and advantageous embodiment, the selective shaking system and the weighing system are of the type previously described.
On comprend qu'en asservissant électroniquement, en boucle fermée, par un ordinateur, l'ensemble électronique de commande 16 et le calculateur électronique 22 de ce système de secouage sélectif et de ce système de pesée,
respectivement, il est possible d'effectuer une récolte sélective contrôlée en affichant au préalable le rendement à l'hectare souhaité.It is understood that by electronically slaving, in a closed loop, by a computer, the electronic control unit 16 and the electronic computer 22 of this selective shaking system and of this weighing system,
respectively, it is possible to carry out a controlled selective harvest by first displaying the desired yield per hectare.
La mise en oeuvre du procédé de récolte sélective contrôlée s'opère de la
manière suivante:
Avant de commencer la récolte d'une parcelle, l'opérateur effectue, à
l'aide du clavier 46 de l'ordinateur superviseur ou ordinateur de bord 45, la remise
à zéro du système de programmation, puis procède à l'introduction d'un ou
plusieurs des paramètres ci-après:
- identification de la parcelle à récolter;
- superficie cadastrale de celle-ci;
- cépage ou variété de raisin;
- largeur de plantation;
- procédé de récolte retenu ; un ou deux passages;
- rendement souhaité à l'hectare.The implementation of the controlled selective harvesting process takes place from the
as follows:
Before starting to harvest a plot, the operator
using the keyboard 46 of the supervisor computer or on-board computer 45, the delivery
to zero of the programming system, then proceeds to introduce one or
several of the following parameters:
- identification of the plot to be harvested;
- its cadastral area;
- grape variety or variety of grape;
- planting width;
- selected harvesting process; one or two passages;
- desired yield per hectare.
Dès les premiers mètres de la récolte1 le rendement hectare va être mesuré par le calculateur 22 du dispositif de pesage; celui-ci va immédiatement donner l'information à l'ordinateur superviseur qui va alors automatiquement modifier, si nécessaire1 les paramètres de réglage des mouvements des bras cueilleurs, de façon à augmenter ou à réduire l'efficacité en poids de la récolte. From the first meters of the harvest1 the hectare yield will be measured by the computer 22 of the weighing device; the latter will immediately give the information to the supervising computer which will then automatically modify, if necessary1 the parameters for adjusting the movements of the picking arms, so as to increase or reduce the weight efficiency of the harvest.
En cours de vendange, le rendement hectare total depuis le début de la parcelle, ainsi que le rendement instantané, vont être affichés par le système de pesage et pris en compte pour être comparés au rendement souhaité. L'écart constaté est transmis par signaux numériques à l'ensemble électronique de commande à microprocesseur 16. During the harvest, the total hectare yield since the start of the plot, as well as the instant yield, will be displayed by the weighing system and taken into account to be compared with the desired yield. The difference observed is transmitted by digital signals to the electronic microprocessor control assembly 16.
Le système électronique de calcul utilise des algorithmes tels que des algorithmes de proportionnalité, ou des algorithmes utilisant des systèmes experts, ou des algorithmes utilisant des réseaux de neurones, pour agir, suivant la boucle d'asservissement de l'ensemble du système, pour modifier l'accélération, l'amplitude et, si nécessaire, la fréquence des bras cueilleurs 2a 2b. The electronic calculation system uses algorithms such as proportionality algorithms, or algorithms using expert systems, or algorithms using neural networks, to act, following the servo loop of the whole system, to modify the acceleration, amplitude and, if necessary, the frequency of the picking arms 2a 2b.
La boucle d'asservissement permet, en automatique et en temps réel de rapprocher la récolte effective de la récolte théorique. The control loop allows, in automatic and in real time to bring the actual harvest closer to the theoretical harvest.
La possibilité est ainsi offerte à l'exploitant de programmer le rendement à l'hectare qu'il souhaite obtenir, ceci en fonction de la limitation de production correspondant à son aire d'appellation d'origine contrôlée. The operator is thus given the opportunity to program the yield per hectare he wishes to obtain, depending on the production limitation corresponding to his area of controlled designation of origin.
II peut également, s'il le souhaite, effectuer une récolte:
- en un passage, avec la possibilité d'adapter le rendement théorique
souhaité au rendement effectif pour l'amélioration de la qualité ; ou
- en deux passages: - un premier passage avec un rendement
correspondant à la qualité optimum de la vendange, et - un deuxième
passage, immédiatement après sur la même parcelle1 pour récolter le
reste de la vendange.He can also, if he wishes, carry out a harvest:
- in one pass, with the possibility of adapting the theoretical yield
desired effective efficiency for quality improvement; or
- in two passes: - a first pass with a yield
corresponding to the optimum quality of the harvest, and - a second
passage, immediately after on the same plot 1 to harvest the
rest of the harvest.
On comprend que le fait d'utiliser, comme paramètres, le rendement total et le rendement instantané, permet de tenir compte des zones plus productives. It is understood that the fact of using, as parameters, the total yield and the instantaneous yield makes it possible to take account of the more productive zones.
D'autre part, la connaissance du rendement total à l'hectare et du rendement localisé permettent d'établir des cartographies parcellaires utilisables pour le traitement du terrain ou des plantes. On the other hand, knowledge of the total yield per hectare and of the localized yield make it possible to establish plot maps that can be used for the treatment of the land or plants.
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