FR2833805A1 - Automatic positioning of a tool relative to a reference surface for agricultural machine, uses reflection of wave from ground or from upright plants to determine position of tool relative to set value - Google Patents

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    • A01B63/111Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements

Abstract

The automatic positioning of a tool (18) drawn by a tractor (14) uses emission of a wave, from a point kinematically linked to the tool, toward the ground or upright plants that serve as reference (20). The reflected wave is analyzed to determine the position of the tool, and this is compared to a set value to guide positioning of the tool.

Description

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PROCEDE DE POSITIONNEMENT AUTOMATIQUE D'UN OUTIL PAR RAPPORT A UN REFERENTIEL ET MACHINE AGRICOLE EQUIPEE D'UN
DISPOSITIF FONCTIONNANT SELON LE PROCEDE
La présente invention se rapporte à un procédé de positionnement automatique d'un outil, plus particulièrement un outil d'une machine agricole, par rapport à un référentiel, notamment le sol, ainsi qu'à une machine agricole équipée d'un dispositif fonctionnant selon le procédé.
METHOD FOR THE AUTOMATIC POSITIONING OF A TOOL RELATIVE TO A STANDARD AND AGRICULTURAL MACHINE EQUIPPED WITH A
DEVICE OPERATING ACCORDING TO THE PROCESS
The present invention relates to a method for automatically positioning a tool, more particularly a tool of an agricultural machine, with respect to a reference frame, in particular the soil, as well as to an agricultural machine equipped with a device operating according to the process.

De façon connue, pour positionner un outil d'une machine agricole par rapport au sol, par exemple la barre de coupe d'une moissonneuse-batteuse, on utilise des patins qui prennent appui et glissent sur le sol. Chaque patin comprend au moins un capteur de force qui traduit le déplacement vertical du patin en signaux transmis à un calculateur, ce dernier agissant en conséquence sur des actionneurs de manière à corriger la position de l'outil.  In known manner, to position a tool of an agricultural machine with respect to the ground, for example the cutter bar of a combine harvester, shoes are used which bear and slide on the ground. Each pad comprises at least one force sensor which translates the vertical displacement of the pad into signals transmitted to a computer, the latter acting accordingly on actuators so as to correct the position of the tool.

Dans le cas des machines utilisées pour les cultures palissées, par exemple une effeuilleuse dans le cas de la vigne, on utilise des palpeurs qui prennent appui et glissent sur la végétation pour positionner automatiquement l'effeuilleuse par rapport au rang de vigne.  In the case of machines used for trellised crops, for example a leaf stripper in the case of the vine, probes are used which rest and slide on the vegetation to automatically position the leaf stripper relative to the row of vines.

Même si les dispositifs existants assurent un positionnement satisfaisant, ils ne donnent pas pleinement satisfaction car ils comportent tous au moins un élément en contact avec le référentiel, susceptible d'une part d'endommager ce dernier, par exemple les grappes dans le cas des effeuilleuses, et d'autre part, de se détériorer rapidement, ledit élément glissant perpétuellement contre le référentiel.  Even if the existing devices ensure satisfactory positioning, they are not fully satisfactory because they all include at least one element in contact with the frame of reference, liable on the one hand to damage the latter, for example the clusters in the case of leaf strippers. , and secondly, to deteriorate rapidly, said element sliding perpetually against the frame of reference.

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Aussi, la présente invention vise à pallier les inconvénients des dispositifs de l'art antérieur en proposant un procédé de positionnement automatique d'un outil par rapport à un référentiel sans contact et fiable.  Also, the present invention aims to overcome the drawbacks of the devices of the prior art by proposing a method of automatic positioning of a tool relative to a contactless and reliable reference frame.

A cet effet, l'objet de l'invention est un procédé de positionnement automatique d'un outil par rapport à un référentiel consistant à émettre à partir d'un point cinématiquement lié à l'outil au moins une onde en direction du référentiel, à analyser l'onde réfléchie par le référentiel afin de déterminer la

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valeur de la position réelle de l'outil, à comparer la valeur de la position réelle avec une valeur prédéterminée et à ajuster la position de l'outil en fonction de l'écart mesuré entre les valeurs réelle et prédéterminée. To this end, the object of the invention is a method for automatically positioning a tool with respect to a frame of reference consisting in emitting from a point kinematically linked to the tool at least one wave in the direction of the frame of reference, to analyze the wave reflected by the frame of reference in order to determine the
Figure img00020001

value of the actual position of the tool, comparing the value of the actual position with a predetermined value and adjusting the position of the tool as a function of the difference measured between the actual and predetermined values.

Cette solution permet de positionner très précisément l'outil sans aucun contact avec le référentiel.  This solution makes it possible to position the tool very precisely without any contact with the repository.

De préférence, l'onde émise a une fréquence dans la bande L, comprise approximativement entre 0, 5GHz et 2GHz, et de préférence de l'ordre de 1,5 GHz. En choisissant une onde dans ces fréquences, il est possible de détecter le référentiel même à travers la végétation.  Preferably, the transmitted wave has a frequency in the L band, approximately between 0.5 GHz and 2 GHz, and preferably of the order of 1.5 GHz. By choosing a wave in these frequencies, it is possible to detect the frame of reference even through the vegetation.

L'invention a également pour objet une machine agricole comportant un outil susceptible d'être positionné par rapport à un référentiel grâce à au moins un actionneur, ledit outil étant solidaire d'un engin motorisé, caractérisée en ce qu'elle comprend un émetteur susceptible d'émettre une onde en direction du référentiel, un récepteur susceptible de capter et d'analyser l'onde réfléchie par le référentiel, des moyens pour comparer la valeur de la position réelle de l'outil avec une valeur prédéterminée et commander si nécessaire le ou les actionneurs pour modifier en conséquence la position de l'outil.  The invention also relates to an agricultural machine comprising a tool capable of being positioned relative to a frame of reference thanks to at least one actuator, said tool being secured to a motorized vehicle, characterized in that it comprises a transmitter capable transmit a wave towards the frame of reference, a receiver capable of picking up and analyzing the wave reflected by the frame of reference, means for comparing the value of the actual position of the tool with a predetermined value and controlling if necessary or the actuators to change the position of the tool accordingly.

De préférence, l'émetteur est susceptible d'émettre une onde dans la bande L.  Preferably, the transmitter is capable of transmitting a wave in the L band.

Selon un mode de réalisation, l'émetteur et le récepteur sont regroupés dans une même structure appelée émetteur/récepteur.  According to one embodiment, the transmitter and the receiver are grouped in the same structure called the transmitter / receiver.

En variante, la machine agricole comprend des moyens pour mesurer la vitesse de déplacement de l'outil de manière à décaler l'action d'ajustement de la position de l'outil par rapport à l'instant de la mesure de la valeur de la position réelle dudit outil.  As a variant, the agricultural machine comprises means for measuring the speed of movement of the tool so as to offset the action of adjusting the position of the tool relative to the instant of the measurement of the value of the actual position of said tool.

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D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui représente un mode de réalisation préféré, description donnée à titre d'exemple uniquement, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une machine agricole équipée d'un dispositif fonctionnant selon le procédé de positionnement de l'invention, et - la figure 2 est une vue de détail illustrant le principe de fonctionnement de l'invention.  Other characteristics and advantages will emerge from the description which represents a preferred embodiment, description given by way of example only, with reference to the appended drawings in which: - Figure 1 is a schematic view of an agricultural machine equipped with 'a device operating according to the positioning method of the invention, and - Figure 2 is a detail view illustrating the operating principle of the invention.

Sur la figure 1, on a représenté une machine agricole 10 reliée par un attelage trois points 12 à un tracteur 14 ou tout engin motorisé analogue.  In Figure 1, there is shown an agricultural machine 10 connected by a three-point hitch 12 to a tractor 14 or any similar motorized vehicle.

La machine agricole 10 comporte un bâti 16 supportant un outil 18 qui doit être positionné par rapport à un référentiel 20, la surface du sol.

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The agricultural machine 10 comprises a frame 16 supporting a tool 18 which must be positioned relative to a reference frame 20, the surface of the soil.
Figure img00030001

Pour la suite de la description, l'ensemble constitué par le tracteur et la machine agricole est appelé ensemble mobile. For the remainder of the description, the assembly constituted by the tractor and the agricultural machine is called a mobile assembly.

De façon connue, pour modifier la position de l'outil 18 par rapport au sol 20, au moins un actionneur 22 est prévu. Ce dernier peut être disposé entre le bâti 16 et l'outil 20 et/ou au niveau de l'attelage 12 pour modifier respectivement la position de l'outil 20 par rapport au bâti 16 ou la position de l'ensemble bâti/outil par rapport au tracteur.  In known manner, to modify the position of the tool 18 relative to the ground 20, at least one actuator 22 is provided. The latter may be disposed between the frame 16 and the tool 20 and / or at the level of the coupling 12 to respectively modify the position of the tool 20 relative to the frame 16 or the position of the frame / tool assembly by compared to the tractor.

Selon l'invention, le procédé de positionnement automatique de l'outil 18 par rapport au sol 20 consiste à émettre à partir d'un point cinématiquement lié à l'outil, notamment à partir de l'ensemble mobile, au moins une onde 24 en direction du sol 20, à analyser l'onde réfléchie 26 par le sol 20 afin de déterminer la valeur de la position réelle de l'outil, à comparer ladite valeur avec une valeur prédéterminée et à ajuster la position de l'outil 18 en fonction de l'écart mesuré entre les valeurs réelle et prédéterminée.  According to the invention, the method of automatic positioning of the tool 18 relative to the ground 20 consists in transmitting from a point kinematically linked to the tool, in particular from the mobile assembly, at least one wave 24 towards the ground 20, analyzing the wave reflected 26 from the ground 20 in order to determine the value of the actual position of the tool, comparing said value with a predetermined value and adjusting the position of the tool 18 in function of the difference measured between the actual and predetermined values.

Selon les modes de réalisation, on dispose sur l'ensemble mobile des moyens d'émission et des moyens de réception d'onde disjoints, susceptibles d'être disposés à des emplacements différents sur l'ensemble mobile, ou de manière préférée, regroupés dans une même structure appelée émetteur/récepteur 28. En fonction de la fréquence des ondes, cet émetteur/récepteur 28 peut être un sonar, un radar ou analogue.  According to the embodiments, there are on the mobile assembly separate emission means and wave reception means, capable of being arranged at different locations on the mobile assembly, or preferably, grouped in the same structure called transmitter / receiver 28. Depending on the frequency of the waves, this transmitter / receiver 28 can be a sonar, a radar or the like.

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Cet émetteur/récepteur 28 est susceptible de transmettre un signal correspondant à la valeur de la position réelle de l'outil 18 par rapport au sol 20, à des moyens de pilotage susceptibles de comparer la valeur réelle et la valeur prédéterminée de la position de l'outil et de commander si nécessaire les actionneurs 22 pour modifier en conséquence la position de l'outil 18.  This transmitter / receiver 28 is capable of transmitting a signal corresponding to the value of the real position of the tool 18 relative to the ground 20, to control means capable of comparing the real value and the predetermined value of the position of the tool and if necessary control the actuators 22 to modify the position of the tool 18 accordingly.

En fonction de sa position par rapport à l'outil, l'émetteur/récepteur 28 peut être complété par des moyens pour mesurer la vitesse de l'ensemble mobile. Ainsi, si l'émetteur/récepteur est distant de l'outil (disposé par exemple à l'avant dans le sens d'avancement), il est nécessaire de connaître la vitesse de l'ensemble mobile pour commander de manière décalée les actionneurs 22 par rapport à l'instant de la mesure. Selon un mode de réalisation, l'émetteur/récepteur sous forme d'un radar peut être utilisé pour mesurer la vitesse de l'ensemble mobile lorsque que le faisceau émis n'est pas vertical mais incliné sensiblement dans le plan vertical parallèle au sens de déplacement.  Depending on its position relative to the tool, the transmitter / receiver 28 can be supplemented by means for measuring the speed of the mobile assembly. Thus, if the transmitter / receiver is distant from the tool (arranged for example in the front in the direction of advance), it is necessary to know the speed of the mobile assembly to control the actuators 22 relative to the time of measurement. According to one embodiment, the transmitter / receiver in the form of a radar can be used to measure the speed of the mobile assembly when the beam emitted is not vertical but inclined substantially in the vertical plane parallel to the direction of displacement.

Selon une amélioration, le procédé de l'invention permet de positionner automatiquement un outil par rapport à un référentiel au travers de la végétation.  According to an improvement, the method of the invention makes it possible to automatically position a tool relative to a frame of reference through the vegetation.

Selon cette amélioration, on choisit une onde émise dans la bande L, c'est-à-dire comprise approximativement entre 0,5 GHz et 2 GHz, et de préférence de l'ordre de 1,5 GHz.  According to this improvement, a wave emitted in the L band is chosen, that is to say comprised approximately between 0.5 GHz and 2 GHz, and preferably of the order of 1.5 GHz.

En choisissant une onde dans ces fréquences, l'onde émise traverse sans être perturbée la végétation, se réfléchie sur le référentiel 20, l'onde réfléchie n'étant pas elle non plus perturbée par la végétation.  By choosing a wave in these frequencies, the emitted wave crosses the vegetation without being disturbed, is reflected on the frame of reference 20, the reflected wave also not being disturbed by the vegetation.

L'émetteur/récepteur 28 peur être disposé sur toutes les machines comprenant au moins un outil susceptible d'être positionné par rapport à un référentiel.  The transmitter / receiver 28 can be placed on all machines comprising at least one tool capable of being positioned relative to a reference frame.

Ainsi à titre d'exemple, la tête d'une débroussailleuse équipée d'outil de coupe peut fonctionner selon le procédé de l'invention et être équipée d'un émetteur/récepteur selon l'invention, les actionneurs agissant sur le positionnement de la tête en fonction de la valeur de la position réelle mesurée par ledit émetteur/récepteur. Ainsi, cette débroussailleuse peut  Thus, for example, the head of a brush cutter equipped with cutting tool can operate according to the method of the invention and be equipped with a transmitter / receiver according to the invention, the actuators acting on the positioning of the head as a function of the value of the actual position measured by said transmitter / receiver. So this brushcutter can

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automatiquement détecter les aspérités du terrain et les éventuels obstacles cachés par la végétation. De préférence, le radar fonctionne avec une longueur d'onde dans la bande L.  automatically detect the roughness of the terrain and any obstacles hidden by the vegetation. Preferably, the radar operates with a wavelength in the L band.

Selon d'autres applications, le référentiel 20 peut être différent du sol.  According to other applications, the frame of reference 20 may be different from the ground.

Ainsi dans le domaine de la vigne, le référentiel 20 est le rang, matérialisé par les ceps, les grappes et/ou les fils de palissage qui sont susceptibles de réfléchir les ondes contrairement aux feuilles, lorsque lesdites ondes sont choisies dans la bande L. Thus in the vineyard, the frame of reference 20 is the row, materialized by the vines, the clusters and / or the trellising wires which are capable of reflecting the waves unlike the leaves, when the said waves are chosen in the band L.

Dans un autre cas, le référentiel 20 peut être une clôture, plus particulièrement un grillage, pour positionner la lame d'un taille-haie par rapport à ladite clôture. Dans ce cas, la longueur d'onde est de préférence choisie dans la bande L.  In another case, the reference frame 20 may be a fence, more particularly a fence, for positioning the blade of a hedge trimmer relative to said fence. In this case, the wavelength is preferably chosen in the L band.

Bien entendu, l'invention n'est évidemment pas limitée au mode de réalisation représenté et décrit ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes, notamment en ce qui concerne le type d'outil, le référentiel, le type et l'emplacement des actionneurs ainsi que les moyens de motorisation.  Of course, the invention is obviously not limited to the embodiment shown and described above, but on the contrary covers all variants, in particular with regard to the type of tool, the reference system, the type and the location of the actuators as well as the motorization means.

Ainsi, l'outil peut être rapporté sur une machine elle-même reliée à un engin motorisé tel qu'un tracteur, ou sur une machine comportant des moyens de motorisation tel qu'un enjambeur par exemple.Thus, the tool can be attached to a machine itself connected to a motorized vehicle such as a tractor, or to a machine comprising motorization means such as a straddle, for example.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Procédé de positionnement automatique d'un outil (18) par rapport à un référentiel (20) consistant à émettre à partir d'un point cinématiquement lié à l'outil (18) au moins une onde (24) en direction du référentiel (20), à analyser l'onde réfléchie (26) par le référentiel (20) afin de déterminer la valeur de la position réelle de l'outil (18), à comparer ladite valeur avec une valeur prédéterminée et à ajuster la position de l'outil (18) en fonction de l'écart mesuré entre les valeurs réelle et prédéterminée. 1. Method for automatic positioning of a tool (18) relative to a reference frame (20) consisting in emitting from a point kinematically linked to the tool (18) at least one wave (24) in the direction of the reference frame (20), to analyze the wave reflected (26) by the frame of reference (20) in order to determine the value of the actual position of the tool (18), to compare said value with a predetermined value and to adjust the position of the tool (18) as a function of the difference measured between the real and predetermined values. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'onde émise a une fréquence dans la bande L, comprise approximativement entre 0,5 GHz et 2GHz, et de préférence de l'ordre de 1,5 GHz.  2. Method according to claim 1, characterized in that the transmitted wave has a frequency in the L band, approximately between 0.5 GHz and 2 GHz, and preferably of the order of 1.5 GHz. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on mesure la vitesse de déplacement de l'outil (18) de manière à décaler l'action d'ajustement de la position de l'outil (18) par rapport à l'instant de la mesure de la valeur de la position réelle dudit outil (18).  3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the speed of movement of the tool (18) is measured so as to offset the action of adjusting the position of the tool (18) relative to at the instant of the measurement of the value of the real position of said tool (18). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le référentiel est le sol.  4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the repository is the ground. 5. Machine agricole comportant un outil (18) susceptible d'être positionné par rapport à un référentiel (20) grâce à au moins un actionneur (24), ledit outil étant solidaire d'un engin motorisé, caractérisée en ce qu'elle comprend un émetteur susceptible d'émettre une onde en direction du référentiel (20), un récepteur susceptible de capter et d'analyser l'onde réfléchie par le référentiel, des moyens pour comparer la valeur de la position réelle de l'outil avec une valeur prédéterminée et commander si nécessaire le ou les actionneurs (22) pour modifier en conséquence la position de l'outil (18).  5. Agricultural machine comprising a tool (18) capable of being positioned relative to a frame of reference (20) thanks to at least one actuator (24), said tool being integral with a motorized machine, characterized in that it comprises a transmitter capable of transmitting a wave towards the reference frame (20), a receiver capable of picking up and analyzing the wave reflected by the reference frame, means for comparing the value of the actual position of the tool with a value predetermined and if necessary control the actuator (s) (22) to modify the position of the tool (18) accordingly. 6. Machine agricole selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'émetteur est susceptible d'émettre une onde dans la bande L, comprise approximativement entre 0,5 GHz et 2GHz, et de préférence de l'ordre de 1,5 6. Agricultural machine according to claim 5, characterized in that the transmitter is capable of emitting a wave in the L band, approximately between 0.5 GHz and 2 GHz, and preferably of the order of 1.5 GHz. GHz. <Desc/Clms Page number 7> <Desc / Clms Page number 7> 7. Machine agricole selon la revendication 5 ou 6, caractérisée que l'émetteur et le récepteur sont regroupés dans une même structure appelée émetteur/récepteur 28.  7. Agricultural machine according to claim 5 or 6, characterized in that the transmitter and the receiver are grouped in the same structure called the transmitter / receiver 28. 8. Machine agricole selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens pour mesurer la vitesse de déplacement de l'outil (18) de manière à décaler l'action d'ajustement de la position de l'outil (18) par rapport à l'instant de la mesure de la valeur de la position réelle dudit outil (18).  8. Agricultural machine according to any one of claims 5 to 7, characterized in that it comprises means for measuring the speed of movement of the tool (18) so as to offset the action of adjusting the position of the tool (18) relative to the instant of the measurement of the value of the real position of said tool (18). 9. Machine agricole selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'émetteur/récepteur sous forme d'un radar peut être utilisé pour mesurer la vitesse de l'ensemble mobile, le faisceau émis étant incliné sensiblement dans le plan vertical parallèle au sens de déplacement de l'outil. 9. Agricultural machine according to claim 8, characterized in that the transmitter / receiver in the form of a radar can be used to measure the speed of the mobile assembly, the emitted beam being inclined substantially in the vertical plane parallel to the direction tool movement.
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