Brevet FR2591059A1 — publié le 19870612

La présente invention concerne un système pour détecter la profondeur de labour ou de travail effective d'une charrue rotative, par rapport à la surface de la-terre travaillée par elle, le système fonctionnant sur la base d'informations de distance par rapport à la surface de la terre, mesurée au moyen d'un dispositif détecteur attaché à la charrue. Un système connu du type indiqué ci-dessus comporte un capteur prévu à l'avant ou à l'arrière de la 'harrue rotative et détectant la profondeur de travail effective sur la base de variations de la distance entre le capteur et la surface de la terre. Au cas o le capteur est monté devant La charrue rotative, la profondeur de travail effective est détectée par la mesure de la différence entre la distance à la surface de la terre avant et après l'abaissement de la charrue (c'est-à-dire par La mesure de la distance d'abaissement de la charrue à partir de la surface de la terre). Cependant, cette disposition pose des difficultés, en raison d'ondulations de la terre, de végétaux et ainsi de suite, pour détecter en permanence et avec précision la profondeur de - labour effective. Au cas o le capteur est moné derrière la charrue, il se produit des erreurs de détection de la profondeur de travail effective par suite de l'élévation ou de l'exhaussement variable de la surface de la terre labourée, comparativement au guéret ou portion de sol non encore travaillée, et par suite de changements de position du capteur. L'invention vise à procurer un système de détection capable de déterminer exactement La'profondeur de travail effective d'une charrue rotative, grâce à la correction des informations de distance fournies par le dispositif détecteur en fonction des conditions de travail de la charrue. L'invention part d'un système pour détecter la profondeur de travail d'une charrue rotative qui est montée mobile dans le sens vertical sur un véhicule par l'intermédiaire d'un mécanisme d'attelage et qui comprend un rotor pour labourer la terre. Selon l'invention, un tel système est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de nivellement pour niveler La terre labourée par le rotor, un dispositif détecteur attaché à la charrue et destiné à détecter la distance entre lui-même et la terre à l'arrière du dispositif de nivellement, ainsi qu'un dispositif de traitement pour déterminer la profondeur de travail effective de la charrue à partir d'informations de distance reçues du dispositif détecteur et d'une valeur de correction basée sur les conditions de travail de la charrue. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue de côté d'un tracteur agricole auquel est atteLée une charrue rotative, le tracteur étant à l'arrêt et la charrue étant abaissée; - la figure 2 est une vue semblable du tracteur au début d'un labour à une profondeur sélectionnée; - la figure 3 montre un indicateur et un sélecteur de correction; - la figure 4 est le schéma fonctionnel d'un système selon l'invention pour détecter la profondeur de travail; - La figure 5a est une vue de côté illustrant un labour en terrain sec; - la figure 5b est une vue de côté illustrant un labour en terrain humide; - la figure 6a est un graphique représentant le niveau de réception d'ondes ultrasonores correspondant au labour selon la figure 5a; - la figure 6b est un graphique représentant le niveau de réception d'ondes ultrasonores correspondant au labour selon la figure 5b; - la figure 7 est une table d'angles d'oscillation d'un bras de relevage et de valeurs de correction correspondantes; et - la figure 8 est le schéma synoptique d'un régulateur automatique de la profondeur de travail d'une charrue rotative. La figure 1 représente un tracteur agricole avec un châssis 1 portant des bras de relevage 3 droit et gauche, qui 2 5 9 1059 peuvent être relevés et abaissés par un vérin hydraulique 2 monté à l'arrière du tracteur. Une charrue rotative 5 est reliée - de façon à pouvoir être relevée et abaissée - aux bras 3 par l'inter- médiaire d'un attelage 4 à trois points. Cet attelage comporte une barre supérieure 4a et deux barres inférieures 4b. Ces dernières sont reliées aux bras de relevage 3 par des tiges de relevage 6. Un capteur de distance 8 à ultrasons est monté sur l'extrémité arrière d'une pièce de support 7 qui est articulée sur la charrue 5 et s'étend vers l'arrière à partir de celle-ci. L'inclinaison du support 7 et par suite la hauteur de son extrémité arrière peuvent être changées par un vérin hydraulique 9. Un levier à main 10 est connecté à un distributeur 26 à commande électromagnétique (voir notamment la figure 4) pour la manoeuvre du vérin hydraulique 2. Le levier 10 avec le distributeur 26 et le vérin 2 constituent un mécanisme de commande de position pour relever et abaisser la charrue rotative 5, de manière que la position en hauteur de la charrue corresponde à une position du levier à main 10. La charrue 5 comporte un rotor 5a pour labourer la terre. Une lame de nivellement 12 ou un élément analogue est articulé sur la charrue et est destiné à niveler la terre labourée par le rotor 5a, la lame 12 étant rappelée à une position neutre par un mécanisme de rappel 11. Le capteur 8 est positionné pour mesurer la distance verticale entre lui-même et la terre derrière la lame de nivellement 12. Un tableau 14 monté devant le siège 13 du conducteur comporte une unité d'affichage 15 pour indiquer la profondeur de travail effective de la charrue 5. Comme représenté sur la figure 3, l'unité d'affichage 15 est formée par un afficheur à cristaux liquides du type à barres, sur lequel est indiquée la profondeur de travail effective par des barres dont la longueur augmente progressivement avec la profondeur. Les signaux délivrés par le capteur 8 sont transmis, voir la figure 4, à travers un convertisseur analogique/numérique 16 à un microprocesseur 17, avec interposition d'un commutateur non représenté dans la ligne d'entrée du microprocesseur. Des signaux de sortie du microprocesseur 17 sont envoyés à l'unité d'affichage 15 à travers un décodeur 19. Le dispositif qui vient d'être décrit constitue un système pour détecter La profondeur de labour et son fonction- nement sera décrit ci-après. La charrue rotative 5 est abaissée pendant que le tracteur est à l'arrêt, jusqu'à une hauteur o le bas du rotor 5a est en contact avec la terre. A ce moment, le microprocesseur 17 reçoit du capteur 8 une valeur de référence correspondant à une terre non Labourée GP à l'arrière de La charrue 5. L'unité d'affichage 15 est alors ajustée pour indiquer "0". La charrue 5 est ensuite abaissée davantage en manoeuvrant à La main Le levier 10 du mécanisme de commande de position. Pendant cet abaissement, ta grandeur du signal de distance périodiquement transmis par le capteur 8 au microprocesseur 17 diminue à mesure que La pénétration dans La terre (correspondant à La profondeur de Labour) de La charrue rotative augmente. Le traitement effectué par le microprocesseur 17 est basé sur l'écart par rapport à la valeur initiale; cet écart est envoyé à l'unité d'affichage 15 et est indiqué sur le tableau 14 comme représentation de la pro- fondeur de labour. Le conducteur du tracteur arrête l'abaissement de la charrue rotative 5 au moment o la profondeur de labour indiquée atteint la valeur de consigne. Il tourne alors le commu- tateur précité dans la Ligne d'entrée du microprocesseur 17, avec le résultat que celui-ci mémorise la valeur de consigne, et fait démarrer le tracteur. Pendant que Le tracteur avance, il se forme derrière la charrue rotative 5 une surface de terre labourée GO, qui est nivelée par la lame 12. Cette surface labourée GO présente une surélévation ou exhaussement R sensiblement constant par rapport au guéret GP. Donc, lorsque le point de mesure du capteur 8 arrive à la première portion de sol labourée, à partir de la position représentée sur la figure 1, la distance mesurée par ce capteur est réduite d'une quantité correspondant à l'exhaussement R et l'unité d'affichage 15 indique une profondeur de labour augmentée de cette même valeur R. Pour corriger cette erreur, le microprocesseur est pourvu d'un dispositif de correction. Lorsque la valeur détectée et délivrée par le capteur 8 commence à monter rapidement, un dispositif de minutage entre en action et interrompt l'application de la valeur détectée à L'entrée du microprocesseur 17. L'application du signal d'entrée est rétablie après écoulement d'un certain délai, lorsque le point de mesure du capteur 8 se trouve sur la surface plane de la terre labourée GO. A la réception de La première valeur détectée par le capteur 8, correspondant à la surface de terre labourée régulière GO, le microprocesseur 17 calcule l'écart en soustrayant cette valeur détectée de La vaLeur de référence. Comme cet écart représente la somme de la profondeur de travail de consigne et de l'exhaussement R, la valeur de cette dernière peut être déterminée en soustrayant la valeur de consigne mémorisée de l'écart; R est alors mémorisé dans le microprocesseur 17. Ce dernier reçoit ensuite du capteur 8 une nouvelle valeur détectée, dont il détermine l'écart avec la vaLeur de référence, soustrait l'exhaussement R mémorisé en tant que valeur de correction de cet écart et délivre à sa sortie La valeur ainsi obtenue pour l'appliquer à l'unité d'affichage 15. Cette unité indique la valeur reçue à son entrée comme la profondeur de labour effective P. Un autre mode de réalisation du système de détection de la profondeur de travail, permettant d'effectuer la / correction correspondant à l'exhaussement R au moyen d'un dispositif correcteur manuel, sera décrit ci-après. Lorsqu'on se reporte à la figure 3, on voit que le boitier 20 de l'unité d'affichage 15 contient également une unité de correction 21 qui constitue un exemple d'un dispositif correcteur manuel et qui est manoeuvrable par un bouton de réglage rotatif 21a. Le bouton 21a est entouré par une échelle 21b graduée en centimètres, de 0 à 16 cm, corres- pondant à des profondeurs de travail de consigne. Une valeur de correction (c'est-à-dire l'exhaussement R) est introduite dans le microprocesseur 17 en ajustant un index 21c du bouton 21a sur une division de l'échelle 21b correspondant à la profondeur de travail désirée. L'échelle 21b est déterminée sur la base de données empiriques de la valeur de l'exhaussement R en rapport avec la profondeur de consigne obtenue sur des sols de nature standard ou courante. L'unité de correction 21 porte sur son échelle une division "0", sur laqueLle est ajustée la correction pour un labour dans un champ boueux, du fait que la surface de la terre labourée GO ne sera pas surélevée ou exhaussée sur un tel champ. Dans un système de détection de la profondeur de labour comportant un tel dispositif correcteur manuel, la distance verticale entre le capteur 8 et l'extrémité inférieure du rotor 5a est mémorisée dans Le microprocesseur 17 en tant que valeur de référence. Le laboureur manoeuvre le levier 10 du mécanisme de commande de position pour faire descendre la charrue rotative 5 jusqu'à une position correspondant à peu près à la profondeur de travail de consigne. Il fait démarrer le tracteur après avoir ajusté l'unité de correction 21 au moyen du bouton. Le micropro- cesseur 17 déduit de la valeur de référence la valeur détectée reçue du capteur 8 et la valeur de correction sélectionnée au moyen du bouton, et il délivre par sa sortie la valeur résultante à l'unité d'affichage 15, laquelle indique cette valeur comme pro- fondeur de travail effective. Les dispcisitifs de correction décrits peuvent être prévus tous deux, en combinaison avec un commutateur permettant de passer de l'un à l'autre. La valeur détectée pour la profondeur de travail peut alors être obtenue avec une plus grande précision en utilisant le dispositif de correction arithmétique du premier mode de réalisation pour le labour sur du terrain relativement plat et régulier et en utilisant le dispositif correcteur manuel pour le labour sur du terrain relativement accidenté et irrégulier. Alors que la grandeur de l'exhaussement R a été considérée comme la valeur de correction dans les deux modes de réalisation qui viennent d'être décrits, il faut tenir compte d'une autre valeur de correction suivant le mode de travail effectué. Par exemple, comme représenté sur les figures 5a et 5b, il y a une différence entre la distance verticale (ou distance la plus courte) du capteur 8 à l'extrémité inférieure de ta charrue rota- tive 5 lors du travail sur terrain sec (figure 5a) et cette distance verticale en cas de travail sur un champ boueux (figure 5b), même si la profondeur de labour x est la même. L'écart (B1, B2) provient de la différence de position (el1 2) de l'attelage 4 par rapport au châssis du tracteur. Ainsi, bien que la profondeur de labour soit la même, le capteur 8 fournit au microprocesseur 17 une valeur détectée plus élevée dans le cas illustré sur la figure 5b que dans 2 5 9 1059 le cas illustré sur la figure 5a. De ce fait, la valeur indiquée par l'unité d'affichage 15 est inférieure à la profondeur de labour effective x. Au cas o le capteur 8 est du type à ultrasons, une onde sonore, réfléchie par la surface de la terre et se propageant suivant la distance la plus courte, est détectée par le capteur et la distance est mesurée par la conversion du laps de temps (tl, t2) entre l'émission de l'onde sonore et l'instant o le niveau de la pression sonore de l'onde reçue atteint une valeur prédéterminée (valeur de seuil), comme représenté sur les figures 6a et 6b. Cependant, puisque, dans le cas représenté sur la figure 6b, la direction de l'axe d'émission de l'onde sonore à partir du capteur varie avec le mouvement vertical de l'attelage, l'onde sonore réfléchie par la terre et se propageant suivant la distance la plus courte présente un plus bas niveau de pression sonore, en raison de la déviation de l'axe d'émission, de sorte qu'il faut davantage de temps pour que le niveau de la pression sonore atteigne la valeur prédéterminée. Donc, la distance mesurée (A1, A2) est plus longue que la distance réelle et l'unité d'affichage 15 indique une profondeur qui est inférieure à la profondeur de labour effective. Pour corriger cette erreur, le système comporte un capteur d'angle 22 (voir figure 2) pour détecter l'angle e (figure 5a, 5b) des bras de relevage 3 par rapport au châssis du tracteur, en combinaison avec un dispositif pour convertir l'angle e détecté par le capteur 22 en une valeur de correction. Ce dispositif convertit l'angle e, reçu à son entrée du capteur d'angle 22, en une valeur de correction A sur la base d'informations contenues dans un table mémorisée dans La mémoire du microprocesseur. Comme le montre la figure 7, cette table indique la valeur de correction en fonction de l'angle e détecté; la valeur de correction corres- pond à une distance déterminée au préalable à partir d'une quantité de mouvement relatif du capteur de distance, sur la base de l'angle e détecté et/ou le retard de réponse due à un écart du capteur à ultrasons 8 quant à l'axe d'émission. Pour un labour dans un champ boueux, nécessitant un tel dispositif de correction, le bouton 21a de l'unité de correction 21 est réglé sur "0" puisqu'il n'y a pas d'exhaussement dans ce cas. Donc, pendant que le tracteur avance, le microprocesseur 17 soustrait de la valeur de référence la valeur détectée par le capteur de distance 8 plus la valeur de correction fournie par le dispositif convertisseur, et il applique la valeur résultante à l'unité d'affichage 15, laquelle l'indique en tant que profondeur de labour effective. Lorsqu'un réglage auto- matique de la profondeur de labour est effectué sur la base de la- profondeur effective détectée par le système qui vient d'être décrit, un commutateur pour faire démarrer et pour arrêter le réglage automatique de la profondeur de labour, un interrupteur pour fixer une valeur de profondeur de labour, un dispositif 23 de réglage de la profondeur de labour (figure 8) et un dispositif comparateur 24 sont prévus en plus des éléments constituant le système de détection de la profondeur de travail. Lorsque le commutateur est mis à une position "arrêt", le réglage automatique est arrêté et le laboureur règle la profondeur de travail au moyen du levier à main 10, en observant la valeur indiquée par l'unité d'affichage 15. Il met l'interrupteur pour fixer la valeur de profondeur en position "marche" lorsque la valeur indiquée atteint la valeur désirée, ce qui a pour effet que cette valeur est appliquée au dispositif de réglage 23 en tant que valeur sélectionnée pour la profondeur de travail. Lorsque le commutateur est ensuite mis à la position de réglage automatique, le microprocesseur 17 compare la profondeur de labour effective et la valeur sélectionnée et en détermine l'écart. Un signal représentant cet écart et un gain de réglage sont transmis à travers un étage d'attaque 25 (figure 4) au distributeur 26 à commande électromagnétique en vue de la manoeuvre du vérin hydraulique 2. Suivant le signal réçu, le distributeur fait agir le vérin dans le sens du relevage ou de l'abaissement de la charrue rotative 5, de manière à maintenir la profondeur de labour effective à la profondeur choisie. REVENDICATIONS 1. Système pour détecter la profondeur de travail d'une charrue rotativemontée mobile dans le sens vertical sur un véhicule par un mécanisme d'attelage et comprenant un rotor pour labourer la terre, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de nivellement (12) pour niveler la terre labourée par le rotor (5a), un dispositif détecteur (8, 22) attaché à la charrue (5) et destiné à détecter la distance entre luimême et la terre à L'arrière du dispositif de nivellement (12), ainsi qu'un dispositif de trai- tement (17) pour déterminer la profondeur de travail effective de la charrue à partir d'informations de distance reçues du dispo- sitif détecteur (8, 22) et d'une valeur de correction basée sur les conditions de travail de la charrue. 2. Système selon la revendication 1, comprenant en outre un dispositif d'affichage (15) pour indiquer la profondeur de travail effective déterminée par le dispositif de traitement (17). 3. Système selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de traitement (17) comporte un dispositif correcteur pour déterminer une valeur de correction à appliquer pour tenir compte d'une surélévation ou exhaussement (R) de la surface (Go) de la terre labourée et nivelée par le dispositif de nivellement (12), par rapport à la surface (Gp) de la terre non encore labourée. 4. Système selon la revendication 3, dans lequel la valeur de l'exhaussement (R) est déterminée par l'établissement de la différence entre la distance à la terre non Labourée, détectée par le dispositif détecteur (8) lorsque la charrue rotative (5) est abaissée à une profondeur de travail de consigne, avant le démarrage du véhicule, et la distance à la terre labourée et nivelée, détectée par le dispositif détecteur après que le véhicule a été mis en marche. 5. Système selon la revendication 4, dans lequel le dispositif correcteur reçoit à son entrée, du dispositif détecteur (8), des informations correspondant à la distance à la terre labourée et nivelée après écoulement d'un temps prédéterminé à la suite de la mise en marche du véhicule. 6. Système selon la revendication 3, dans lequel la valeur de l'exhaussement (R) est introduite manuellement au moyen d'un dispositif correcteur manuel (21). 7. Système selon la revendication 6, dans lequel la profondeur de.travail effective est déterminée par la soustraction, de la somme d'une valeur de correction, fournie par Le dispositif correcteur manuel (21), et de la distance à la terre labourée et nivelée, détectée par le dispositif détecteur (8), d'une distance prédéterminée entre le dispositif détecteur et l'extrémité infé- rieure du rotor (5a). 8. Système selon la revendication 7, dans lequel le dispositif correcteur manuel (21) est du type comportant un bouton de réglage rotatif (21a). 9. Système selon la revendication 8, dans lequel le dispositif correcteur à bouton de réglage est conçu pour délivrer une valeur de correction à un dispositif de traitement secondaire et comporte une échelle graduée (21b) indiquant des valeurs de travail de consigne, auxquelles sont coordonnées des valeurs empi- riques de l'exhaussement (R) suivant la nature du sol. 10. Système selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de traitement (17) contient un second dispositif correcteur pour déterminer une valeur de correction fonction d'un angle de d'oscillation O)d'un bras de relevage (3) du mécanisme d'attelage (4) pour le déplacement dans le sens vertical de la charrue rotative (5). 11. Système selon la revendication 10, dans lequel le second dispositif correcteur contient un convertisseur pour trans- former l'angle d'oscillation)en une distance de correction (A). 12. Système selon la revendication 11, dans lequel le convertisseur tire la distance de correction d'une table, mémorisée préalablement, d'angles d'oscillation (e) et de distances de correction (A) correspondantes. 13. Système selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de traitement (17) est combiné avec un comparateur (24) destiné à fournir L'écart entre la profondeur de travail effective et la profondeur de consigne, en vue du réglage automatique de la profondeur de travail, par le déplacement vertical de la charrue rotative (5), sur la base de cet écart.