FR3135594A3 - Détection de surface foliaire - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un système de pulvérisation comprenant : - une rampe de pulvérisation équipé d’une pluralité de buses ; - un module de détection de surface foliaire comprenant au moins un capteur ultrason configuré pour détecter une surface foliaire à traiter ; et - une unité de commande configurée pour, sur réception d’un signal de détection d’une surface foliaire, générer un signal de commande à destination d’au moins une buse pour déclencher l’ouverture et/ou la fermeture de celle-ci.
Description
La présente invention concerne le domaine de la pulvérisation.
L’objet de la présente invention concerne plus particulièrement un système de pulvérisation comprenant des moyens de détection de surface foliaire.
La présente invention trouvera de façon non-exclusive des applications avantageuses dans le domaine agricole et/ou viticole notamment.
On connait dans le domaine agricole et/ou viticole les pulvérisateurs.
Les pulvérisateurs sont classiquement destinés à pulvériser des produits sur les cultures sous forme de liquide.
On parle également d’intrants.
De tels pulvérisateurs sont par exemple utilisés pour appliquer sur les cultures des engrais foliaires pour désherber ou encore pour traiter les cultures contre certaines maladies et/ou lutter contre certains insectes (insectes, acariens, etc.) qui sont susceptibles de nuire à la récolte.
Traditionnellement, la pulvérisation se fait à la lance :
Il a longtemps été d’usage d’asperge le végétal jusqu’au ruissellement, l’objectif étant la protection des cultures en recouvrant de façon homogène l’ensemble du végétal avec une substance chimique active.
Cette lutte chimique pour protéger les cultures a fonctionné plusieurs décennies sans réelle norme ni contrôle.
Cependant, ces dernières années, sous la pression environnementaliste, les effets secondaires de ces substances chimiques ont été reconnus comme nuisibles.
Plusieurs solutions ont ainsi été développées pour limiter la pulvérisation.
Parmi ces solutions, l’un des axes de recherche est de mettre au point des capteurs permettant de reconnaître les plantes voire les maladies et ainsi d’adapter le traitement aux caractéristiques du végétal.
Les capteurs développés jusqu’à présent sont relativement complexes et intègrent des technologies innovantes telles que de l’intelligence artificielle et d’autres techniques plus ou moins coûteuses.
Leurs intégrations sur les pulvérisateurs existants nécessitent cependant des adaptations complexes lesquelles constituent un véritable frein à leur développement.
On connaît également le document FR3099886 qui propose des capteurs ultrasons.
L’étude de ce document met en évidence qu’une solution de coupure automatique de la pulvérisation par détection de feuillage ne peut pas :
- s’adapter simplement sur tout pulvérisateur existant ; et
- travailler correctement de manière autonome sans interfaçage direct avec la régulation de pulvérisation, partie centrale du fonctionnement d’un pulvérisateur / atomiseur.
Le Demandeur soumet en outre que la solution décrite dans le document FR3099886 se limite à la viticulture et présente de nombreux autres défauts :
- Installation complexe nécessitant au moins neuf vannes par descente en version 3hauteurs
- Installation complexe nécessitant au moins douze vannes par descente en version 4 hauteurs
- Pas d’interconnexion avec le système de régulation du pulvérisateur/atomiseur « d’origine ».
- La surface travaillée calculée par la régulation est erronée
- Le litage épandu mesuré par la régulation est erroné
- La traçabilité est tronquée
- Pas de prise en compte de l’information vitesse
- Pas de coupure automatique de la pulvérisation à vitesse nulle (arrêt)
- Pas possible d’optimiser les ouvertures/fermetures automatiques des buses en fonction de la vitesse d’avancement
- Pas de fonction de passage en manuel en cas de défaillance d’une ou plusieurs buses
- Pas de fonction de passage en manuel en cas de défaillance d’une ou plusieurs capteurs à ultrasons
- Système de détection à ultrasons « industrielle » monocellule avec zone morte de détection
- Pas de mode dégradé pour repasser en manuel en cas de défaillance
- Le système de vanne de retour est à ré calibrer, hauteur par hauteur si l’utilisateur change de type de buse.
- Constitution du jet en retard par rapport à la cible à traiter
Objet de l’invention
La présente invention vise à améliorer la situation décrite ci-dessus
La présente invention vise notamment à remédier à au moins l’un des différents problèmes techniques mentionnés ci-dessus en proposant une solution de pulvérisation qui se s’adapte au type de culture à traiter et qui détecte avec précision la surface foliaire à traiter.
La présente invention concerne un système de pulvérisation comprenant :
- une rampe de pulvérisation équipé d’une pluralité de buses ;
- un module de détection de surface foliaire comprenant au moins un capteur ultrason configuré pour détecter une surface foliaire à traiter ; et
- une unité de commande configurée pour, sur réception d’un signal de détection d’une surface foliaire, générer un signal de commande à destination d’au moins une buse pour déclencher l’ouverture et/ou la fermeture de celle-ci.
- une rampe de pulvérisation équipé d’une pluralité de buses ;
- un module de détection de surface foliaire comprenant au moins un capteur ultrason configuré pour détecter une surface foliaire à traiter ; et
- une unité de commande configurée pour, sur réception d’un signal de détection d’une surface foliaire, générer un signal de commande à destination d’au moins une buse pour déclencher l’ouverture et/ou la fermeture de celle-ci.
La présente invention est décrite ci-après selon les différentes figures annexées à la présente.
Viticulture et culture verticales :
- Un couple de buses positionnées en face à face, installées sur deux descentes de pulvérisation distinctes situées de part et d’autre de la vigne (
- Le nombre de couple de buses, se répartissent selon la hauteur de culture à traiter, trois à cinq en viticulture, parfois plus pour d’autres types de culture.
- Variante 1 (
Dans le cas de la viticulture :
- Variante 2 (
- Variante 3 (
- Chaque cellule de détection à ultrason peut être associée à une buse, plusieurs buses, un couple de buse ou plusieurs couples de buses.
- D’au moins un capteur à ultrason par buse, équipée d’une cellule émettrice et d’une cellule réceptrice et d’une électronique dédiée au traitement des signaux
Vigne étroite double cellule
Vigne large cellule simple
Pour que le système soit réactif, chaque électrovanne, connectée à la buse métier, doit être capable de s’ouvrir rapidement (temps de réponse de l’électrovanne de quelques millisecondes) et être du type volume mort faible de manière à constituer un jet parfait lors de chaque demande d’ouverture. En effet, pour couvrir la zone à traiter (conique) fonction de la surface détectée par la cellule ultrason (conique et de surface identique) il faut que le jet soit de forme triangulaire instantanément.
Pour atteindre cet objectif, il faut que le volume mort contenu entre la sortie de l’électrovanne et la buse métier soit suffisamment petit pour que le temps de mise sous pression de ce volume depuis la pression atmosphérique, à la pression idéale de la buse pour obtenir un jet conique (généralement 3 bars), soit inférieur au temps entre la détection de la cible, et le passage devant la buse de celle-ci lorsque le jet est parfaitement constitué, symboliquement appelé vitesse d’avancement.
Le Demandeur soumet que, dans le document FR3099886, le système de détection à ultrasons est idéalement positionné perpendiculairement à la végétation (soit parallèlement à la buse).
Le concept proposé dans ce document est de ne pas avoir à tenir compte de la vitesse d’avancement et d’avoir un système temps réel s’affranchissant des temps de pilotage, ouverture de vanne et de constitution du jet.
La description du document FR3099886 ne peut bien évidemment pas fonctionner aussi facilement. Le temps de constitution du jet tel que décrit et équipé de système « standard » prend quelques millisecondes (temps de détection + temps de commutation de la vanne + plus temps de mise sous pression à 3 bars de la buse).
A une vitesse de 5km par heure (1 ms = 0,13 cm), le porte jet électrique « OPTIMA Concept », équipé d’une buse métier obtient un jet parfait en moins d’1ms contre à 300ms avec un système standard.
On détermine selon la distance de détection, le distance à parcourir avant de pulvériser la cible.
Cette distance est proportionnelle à la distance mesurée et le diamètre du cône de détection divisé par deux dans le sens de l’avancement.
Autrement dit le système selon le document FR3099886 l’on peut idéalement positionner avec un temps de constitution du jet à 300ms, s’ouvre en théorie (si on néglige le temps de détection et le temps d’ouverture de la vanne) à minima 39 cm après avoir passé la cible à traiter.
Evidemment, plus la vitesse augmente, plus la distance par rapport à la cible est éloignée.
La végétation présentera des manques de traitement, dont les zones seront proportionnelles au temps d’ouverture de la buse, jet parfait et la vitesse d’avancement.
Il en va de même pour la fermeture, qui accusera un retard sensiblement identique.
Capteur à ultrasons
Le principe d’un capteur à ultrason est d’émettre un signal, et de détecter l’écho de celui-ci. Le temps parcouru par ce signal (aller/retour), comparé à la vitesse du son, permet de déterminer une distance A/R proportionnelle, donc la distance entre le capteur et l’objet détecté quand cette distance A/R est divisée par deux.
La solution selon le document FR3099886 repose sur des capteurs « industriels », avec une cellule dédiée à la fois à l’émission et la réception des ultrasons ainsi qu’un traitement du signal.
Ce type de technologie présente l’inconvénient d’avoir une zone morte de détection, proportionnel au temps utilisé pour émettre la trame de signal, et au temps de la pastille pour passer à l’état « repos », car après une trame la cellule « raisonne » encore quelques microsecondes.
Pas de réglage sensibilité par le système proposé dans le document FR3099886
Temps d’échantillonnage
Pour pallier cette difficulté et réduire à son maximum la zone morte, la présente invention vise à équiper le système d’au moins un capteur à ultrason développé spécifiquement pour ce type d’application et associé à une électronique intelligente de traitement de signal.
En effet, plutôt que d’utiliser une monocellule E/R, la présente invention repose sur une cellule émission et une cellule réception, permettant un temps de réponse au moins deux fois plus courte, et une zone morte réduite à son maximum.
Autre inconvénient de la solution selon le document FR3099886 : les capteurs à ultrasons fonctionnent tous simultanément. Rien n’empêche que le capteur du milieu reçoive un écho du capteur du dessus ou du dessous par réflexion multi echo dans des distances cohérentes de détection, entrainant des ouvertures intempestives.
Pour éviter ce phénomène, la présente invention vise à alterner les émissions entre les capteurs.
Dans une solution trois capteurs à ultrasons, haut – milieu – bas (variante 3 illustrée en , celui du milieu fonctionne pendant que les deux autres sont en « veilles ». Le capteur du milieu ne détectera alors que son écho.
Puis celui du haut et du bas fonctionnent pendant que celui du milieu est en veille. Le capteur du haut ne détectera que des échos du haut et celui du bas que des échos du bas sans que l’un ou l’autre n’interfère puisque les cônes respectifs de détection ne se chevauches pas.
Dans le cas d’un système quatre capteurs (1, 2, 3, 4), on alternera entre les capteurs paire et les capteurs impaire, toujours pour éviter le chevauchement des cônes de détections.
Cette alternance de détection est réalisée alternativement 30 à 100 fois par secondes soit 30 à 100Hz selon la vitesse d’avancement de la machine, de manière à garantir une précision de détection et déclenchement de la pulvérisation.
Une alternative est d’émettre à des fréquences différentes simultanément, dans ce cas chaque capteur reçoit et traite sa fréquence d’émissions
Les cellules de capteur à ultrasons sont orientées de 15 degrés vers l’avant du sens d’avancement, de manière à anticiper la détection des cycles, et fonction de la vitesse d’avancement et des temps de détections et pilotages connus des vannes, garantir l’ouverture précisément sur la cible, voir quelques cms avant et déclencher la fermeture juste après avoir dépassé la cible ou x cm après selon paramétrage.
Zone de détection modulable capteur par capteur pour s’adapter à la typologie de l’ensemble rampe/tracteur.
Bien su, le système électronique associé aux capteurs ultrasons est capable de recevoir une multitude d’échos, même éloigné, (multi écho) mais le filtre de distance ne retenant que les échos entre X cm et la distance max à détecter permettra de les occulter.
Pour des raisons de couts, une cellule capteurs selon la présente invention contient un double système de détection à ultrason droite et gauche (faire figure) de sorte que le câblage de la machine soit nettement simplifié, en l’occurrence divisé par deux par rapport à la solution proposée dans le document FR3099886, et que le coût de l’électronique le soit également.
Installation simplifié
Variante A développer en mono détection
Circulation et régulation
Le document FR3099886 décrit une installation complexe nécessitant au moins 9 vannes par rangs de vignes en version 3 hauteurs et au moins 12 vannes par par rangs de vignes en version 4 hauteurs
On imagine même 15 vannes par rang de vignes dans le cas d’une version 5 hauteurs.
Sur une rampe équipée de 9 descentes, soit 7 rangs plein et 2 demi-faces, ce sont donc 72, 96 ou 120 vannes qui sont nécessaire au fonctionnement d’un tel système.
Consommation électrique :
Dans le cas de la même rampe équipée de la solution de circulation selon la présente invention, le système est équipé de 48, 64 ou 80 électrovannes selon que l’on travaille en 3, 4 ou 5 hauteurs, soit simplement une électrovanne par buse.
L’ajustement instantanée de la pression fonction du nombre d’ouverture/fermeture de buse électrique se fait tel que décrit dans le brevet de circulation OC, c’est-à-dire instantanément soit à l’aide d’une vanne de régulation électrique PWM et/ou une « vanne à air » tarée à la pression de travail (3 bars) et contrôlée par capteur de pression ou tout autre système de régulation rapide…
Le calculateur de la régulation électronique ainsi que le calculateur central de la détection de feuillage communiquent entre eux pour :
- Mesurer la surface travaillée de la parcelle
- Mesurer la surface réellement traitée de la parcelle
- Calculer le ratio d’économie surface travaillé / surface détectée et traitée
- Dans le cas de l’utilisation d’une antenne GPS, associer l’ouverture fermeture pulvérisation à une coordonnée GPS et ainsi déterminer précisément les zones traitées et leurs hauteurs (traçabilité) - cartographie
- Mesurer précisément le litrage épandu dans le but de gérer le niveau de cuve et les remplissages
- Utiliser l’information vitesse roue et/ou GPS pour calculer les anticipations Ouverture/fermeture
- A vitesse nulle, arrêt, couper automatiquement la pulvérisation.
- Passer en mode manuel pour différentes raisons.
- Informer la régulation d’un capteur défectueux et suggérer à l’utilisateur un passage en mode manuel
- Paramétrer les sensibilités de détection Capteur/capteur
- Paramétrer les plages de détection Capteur/capteur
- Parler de la vitesse fixe qui est impossible à maintenir en coteau
NOMENCLATURE
V = Vigne
D1, D2, D3 = Descente
CX= Capteur
BX= Buse
CX= Capteur
SD = Sens d’avancement
Claims (1)
- Système de pulvérisation comprenant :
- une rampe de pulvérisation (D1, D2, D3) équipée d’une pluralité de buses (B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9) ;
- un module de détection de surface foliaire comprenant au moins un capteur ultrason (C1, C2, C3) configuré pour détecter une surface foliaire à traiter ; et
- une unité de commande configurée pour, sur réception d’un signal de détection d’une surface foliaire, générer un signal de commande à destination d’au moins une buse (B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9) pour déclencher l’ouverture et/ou la fermeture de celle-ci.
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