Brevet FR2606583A1 — publié le 19880520

La présente invention concerne un dispositif de guidage optique d'engins agricoles et-divers. La mécanisation de l'agriculture a entrainé l'emploi des machines de grande largeur tels que, pulvérisateurs de traitement ou d'épandage d'engrais, semoirs rotatifs, etc..., afin de réduire le nombre de passages sur les champs cultivés de grande superficie. Pour assurer un traitement complet et uniforme des champs, le conducteur du véhicule tracteur doit définir nettement l'étendue couverte par la passe : ce qui entralne un ralentissement de l'opération en cours, du fait que le conducteur de l'engin agricole perd du temps à détecter la lisière de sa passe précédente. I1 est donc apparu nécessaire de faciliter au conducteur la juxtaposition des bandes de terrain traité ou semé, en utilisant des moyens permettant aux engins de suivre un itinéraire parallèlement à une ligne donnée, en restant à une distance donnée, constante, de la précédente, en ligne droite comme en ligne courbe. A l'origine, pour remédier à cette situation, le conducteur perdait du temps à disposer des repères aux extrémités des parcelles ou se faisait accompagner d'un ou de deux aides. Ces méthodes sont longues, coûteuses en main d'oeuvre et fastidieuses, surtout en parcours sinueux. Par ailleurs, on ne voit pas toujours l'extrémité du champ, et, si l'opérateur est trop accaparé par la trajectoire à suivre, il risque de relâcher la surveillance du travail effectué, qui peut ainsi perdre en qualité. Divers moyens sont actuellement utilisés dans le domaine agricole pour faciliter le guidage des tracteurs ou autres machines. On connait un procédé utilisant des traceurs mécaniques qui, par le biais de disques ou de fraises, montés à l'extrémité de bras repliables hydrauliquement, fixés à l'avant du tracteur, tracent, lors du travail, un sillon sur le sol, correspondant à une bande ; afin que le conducteur n'ait plus qu'à la suivre, avec l'une des roues du tracteur, lors du passage sur la bande suivante. Cette méthode de traçage mécanique ne permet cependant un calage correct que si le déport de travail est inférieur à douze mètres, ce qui est rarement le cas. De plus, elle nécessite l'utilisation de traceurs lourds, encombrants et coûteux, qu'il faut, par l'intermédiaire de vérins hydrauliques, relever à chaque obstacle tels que pylones, talus, fossés, etc... D'autres méthodes sont utilisées pour permettre aux engins agricoles de grande largeur de se déplacer parallèlement à leur passage précédent. Parmi celles-ci, on peut citer - La méthode par semis de produit moussant avec laquelle, on matérialise une piste de guidage sous la forme de dépôts de mousse délimitant la bande (demande de brevet français FRA 1.550.736 et brevet allemand DE A 1.557.835). Cette méthode est utilisée principalement pour des machines atteignant, par leurs avant bras, de grandes largeurs de travail, à l'extrémité desquels sont installées des buses à mousse, qui déposent une bande de mousse ou un légère dispersion de mousse sur la limite à travailler. L'inconvénient de cette méthode réside dans l'imprécision qui affecte l'établissement de la piste de mousse. Elle nécessite le montage à bord de la machine utilisant ce procédé, d'un générateur de mousse rendant obligatoire la présence d'une source d'air comprimé. En outre, la persistance des dépôts de mousse n'est que d'environ 40 minutes, dans les conditions les plus favorables : absence de vent et de pluie. De même, cette méthode nécessite, au passage suivant que l'opérateur cale visuellement l'extrémité de la rampe qui se trouve en général derrière lui, à la verticale de la trace de produit moussant déposé lors du passage précédent. - Les dispositifs électroniques de guidage, lesquels présentent l'inconvénient d'imposer l'installation préalable d'une infrastructure au sol, matérialisée par des câbles enterrés, raccordés à un générateur à basse fréquence (demande de brevet Français FRA 1.497.619)ou par des câbles tendus à chaque extrémité de la parcelle (demande de brevet Français FRA 1.309.394). I1 est connu, d'autre part, une autre méthode de délimitation du tracé des bandes, elle consiste à utiliser simultanément un véhicule tracteur guide et une machine agricole disposée parallèlement à celuici. Ce tracteur guide se déplace pendant le travail, constamment à la même distance de la machine agricole ou du tracteur qui l'entraîne tout en étant décalé latéralement de sa largeur de travail. Cette largeur de travail est contrôlée au moyen d'une mesure faite par radar (demande de brevet Français FRA 2.465.399) ou d'un câble de longueur réglable, par l'intermédiaire d'un touret à roue libre, reliant le tracteur guide à la machine agricole ou au tracteur qui l'entraîne (demande de brevet Français FRA 2.532.147). Cette méthode nécessite un coût de main d'oeuvre élevé, et un investissement important du fait de l'utilisation de deux tracteurs. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. Ce dispositif de guidage optique, tel qu'il est caractérisé dans les revendications, résout le problème consistant à permettre aux véhicules qui en sont équipés de suivre un itinéraire situé à une distance déterminée d'une ligne donnée droite ou sinueuse, de façon à réduire au strict minimum les manques ou les recouvrements, et ceci, quelle que soit le relief du terrain. Le dispositif de guidage optique selon l'invention se caractérise principalement en ce qu'il est constitué, pour l'essentiel, d'un système catoptrique comportant trois miroirs dont l'un situé à la partie supérieure du dispositif, le second à la partie médiane, sont inclinés vers le bas selon des angles adéquats, de telle façon que l'intersection des plans matérialisés par les miroirs soit parallèle à la direction du déplacement de l'engin porteur, et dont le troisième, incliné d'un angle adéquat est monté de façon que l'intersection de son plan avec un plan horizontal soit de préférence perpendiculaire à la direction de déplacement et en ce que le miroir supérieur et le miroir médian sont situés de part et d'autre et contigus à un plan vertical perpendiculaire au sens du déplacement, passant par le milieu du miroir inférieur, et en ce que la médiane du miroir inférieur perpendiculaire à l'intersection du plan de celui-ci avec un plan horizontal est visualisée par un repère. Selon un mode de réalisation, le dispositif de guidage comporte deux systèmes catoptriques symétriques par rapport au plan longitudinal de déplacement. Selon un second mode de réalisation, la symétrie des miroirs supérieur et médian, par rapport à un axe vertical, est obtenue par rotation de 1800 autour de celui-ci. Si cet axe vertical est latéral au miroir inférieur, il y a lieu d'augmenter la largeur de celui-ci en conséquence. Le procédé de guidage d'un engin mobile selon un itinéraire parallèle à une ligne donnée, par l'intermédiaire de ce dispositif consiste une fois l'engin placé à une distance prédéterminée de la ligne de référence, à régler l'angle d'inclinaison des miroirs supérieur et médian de chaque système catoptrique de façon que l'image d'un point I, situé sur la ligne de référence, se réfléchisse sur la médiane du miroir inférieur et à déplacer l'engin selon une trajectoire assurant la coincidence longitudinale des images sur la médiane du miroir inférieur, lequel est préalablement incliné selon un angle permettant le cadrage des images selon la position de l'oeil du conducteur. Les avantages obtenus grâce à cette invention consistent essentiellement en ceci, que le dispositif est de conception simple et légère, qu'il peut être installé sur n importe quel mobile, qu'il permet, compte-tenu de ses possibilités de réglage d'obtenir une infinité de largeurs de déport pour un modèle donné, que son usage n'est pas gené par la présence d'obstacles tels que talus, pylônes, etc..., dès l'instant que ceux-ci ne se trouvent pas sur le passage du mobile porteuri qu'il s'affranchit des conditions atmosphériques et de toute infrastructure spécifique, et qu'il ne nécessite aucun apport d'énergie. D'autres caractéristiques et avantages apparaitront dans la description qui va suivre, d'un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif au regard des dessins annexés sur lesquels: La figure 1 représente une vue de droite du dispositif selon l'invention, fixé à l'avant d'un tracteur dont le contour est indiqué en trait mixte, La figure 2 représente une vue en élévation d'un dispositif selon l'invention comportant deux systèmes catoptriques symétriques, La figure 3 représente une vue schématique d'un système catoptrique selon l'invention, visualisant les différents rayons lumineux, La figure 4 représente une vue de face d'un système catoptrique réglé en position de fonctionnement pour un déport donné, La figure 5 représente le miroir inférieur réfléchissant deux images superposées, La figure 6 représente le miroir inférieur réfléchissant deux images décalées. Les figures représentent un dispositif de guidage optique destiné à être monté à l'avant d'une machine agricole ou tracteur 1 qui l'entraîne, comprenant essentiellement une potence 2, profilée en Q , montée à l'avant d'un tracteur 1 par l'intermédiaire d'un support vertical 6 et deux systèmes catoptriques symétriques suivant un axe XX de la potence 2, lesquels comportent chacun trois miroirs plans : un supérieur 3, un médian 4 et un inférieur 5, disposés sur chacune des ailes 2a et 2b de la potence 2, permettant ainsi au conducteur du véhicule de suivre un itinéraire situé à une distance déterminée d'une ligne donnée. En examinant plus particulièrement les figures 1 et 2, on remarque que la potence 2, supportant les deux systèmes catoptriques symétriques, est inclinable, vers l'arrière/dans le plan vertical de déplacement du tracteur porteur 1. Le support 6, à l'extrémité duquel est montée articulée la potence 2, est préalablement fixé par un ancrage à l'avant du tracteur porteur 1. L'articulation de la potence 2 sur le support 6 est obtenue par l'intermédiaire d'un tourillon 7. Compte-tenu de la largeur du support 6, laquelle est inférieure à l'âme de la potence 2, et de la position de celle-ci, le support vertical 6 joue aussi un rôle de butée, empêchant la potence 2 de basculer vers l'avant suivant le plan vertical de déplacement du tracteur porteur 1. Lors du déplacement sur route, du véhicule équipé de ce dispositif de guidage, la potence 2 est maintenue en position inclinée vers l'arrière, de façon à obtenir un véhicule compatible avec-le code de la route, du fait de la réduction de l'encombrement vertical de la potence 2. La stabilisation verticale du dispositif, lors du travail aux champs est assuré par l'intermédiaire d'une goupille 8 traversant deux orifices 6c et 2c, percés respectivement dans le support 6 et la potence 2. Conformément à la présente invention, chaque système catoptrique est constitué de trois miroirs plans 3,4 et 5, les miroirs supérieur 3 et médian 4 sont articulés par l'intermédiaire de charnières 9 et 16, autour de deux axes aqad et bb; parallèles au plan vertical de déplacement du tracteur porteur 1 et décalés l'un par rapport à l'autre de façon que la projection verticale de ces miroirs plans 3 et 4 sur le miroir inférieur 5 soit contigüe. Les faces réfléchissantes des miroirs 3 et 4 sont inclinés, vers le bas, d'un angle adéquat, permettant de visualiser simultanément deux images distinctes d'un point I situé sur une ligne de guidage matérialisée par une trace quelconque telle que passage de roues, trace d'outils etc... tandis que la face réfléchissante du miroir inférieur 5, visualisant simultanément une image de la trace fournie par le miroir supérieur 3 et une image de la trace fournie par le miroir médian 4, est inclinée selon un angle adéquat permettant le cadrage des deux images selon la position de l'oeil du conducteur du tracteur porteur 1. Le débattement latéral du plan de chaque miroir 3 ou 4, par rapport au plan vertical de déplacement est obtenu et maintenu constant, selon le déport choisi par l'intermédiaire d'une rotule 11 ou 13 et d'une barrette de réglage 12 ou 10 dont chaque extrémité libre est fixée par encliquetage dans des orifices de calage 15 ou 14. Les orifices de calage 15 correspondant au miroir supérieur 3, sont ménagés à l'intérieur de l'extrémité haute de l'âme de la potence 2, tandis que les orifices de calage 14 sont aménagés sur chaque extrémité arrière de chaque aile 2a et 2b de celle-ci. De façon à amortir les différentes vibrations engendrées par le véhicule porteur, le dispositif est équipé de plusieurs systèmes anti-vibrabion dont deux sont montés respectivement à la périphérie du tourillon 7 et de l'orifice 6c et dont le troisième est constitué d'une embase anti-vibration d'ancrage 6d, laquelle permet notamment la fixation du support 6 à l'avant du tracteur 1. Pour limiter les flexions latérales de ce support 6, l'embase anti-vibration est prolongée vers le haut par deux nervures latérales 6a et 6b. Ainsi avec ce dispositif, il est possible au conducteur du véhicule qui en est équipé, de suivre un itinéraire situé à une distance constante de la ligne de référence en ligne droite comme en ligne courbe ou sinueuse. I1 suffit pour cela, d'effectuer un réglage préalable des miroirs supérieur 3 et médian 4, lequel est fonction du déport choisi. Conformément aux figures 3, 4, 5 et 6, le dispositif de guidage est constitué d'un système catoptrique comportant trois miroirs plans 3,4 et 5 : un supérieur 3, un médian 4 et un inférieur 5. On remarque que les miroirs supérieur 3 et médian 4 sont respectivement inclinés vers le bas selon un angle et ss5 de façon que l'intersection des plans matérialisés par les miroirs 3 et 4 soit parallèle à la direction de déplacement de l'engin, et sont situés de part et d'autre et contigus à un plan vertical perpendiculaire au sens de déplacement passant par le milieu du miroir inférieur 5, lequel est incliné d'un angle Y adéquat permettant le cadrage des images selon la position de l'oeil du conducteur.La médiane du miroir inférieur 5, perpendiculaire à l'intersection plan de celui-ci avec un plan horizontal est visualisée par deux index repères 17. D'après les lois de la réflexion appliquées aux miroirs plans, nous avons &alpha;3 = &alpha;4 et ss3 = ss4. Les miroirs plans supérieur 3 et médian 4 donnent chacun de l'objet I situé au niveau du sol une image matérialisée par un rayon réfléchi A et B. Les angles0(5 etp5 existant entre les miroirs plans supérieur 3 et médian 4 par rapport à l'axe XX matérialisé par l'axe de la potence 2 sont déterminés de façon à obtenir le parallélisme des rayons réfléchis A et B. Compte tenu du fait que l'utilisateur s'impose le déport d et les hauteurs hl et h2 mesurées à l'intersection du plan de chaque miroir 4 et 3 avec une parallèle XX passant par les index des repères 17 et que les rayons réfléchis soient en coincidence avec les index des repères 17 du miroir inférieur 5, on doit obtenir Les différentes lois de géométrie et d'optique permettent d'écrire 1) &alpha;1 = &alpha;2 et &alpha;5 =&alpha;2 t &alpha;3 i &alpha;3 +&alpha;4 +#+ # = # et &alpha;2 =&alpha;5 = # -&alpha;;4 2 2 soit donc # 5 = s + # 2 4 tg# = hl d-# 2) ss1=ss2 et ss5=ss2 ss3 =ss4 133 ss4 + T + # = et p2 =ss5 = # - ss4 2 soit donc 5 = ~~ + CP 2 4 2 En conclusion pour que les rayons réfléchis soient parallèles à XX et en coincidence avec les index repères 17, les miroirs supérieur 3 et médian 4 doivent être respec 4 tivement inclinés d'un angle 5 = 4r + 2 et ss5= 4 2 Comme on peut le voir sur la figure 5, la coincidence sur les index repères 17 des deux images I3 et I4 indique au chauffeur que son tracteur 1 est bien situé à distance correcte de la ligne de référence. I1 n'en est pas de même dans le cas illustré par la figure 6, laquelle montre que les images I5 et I6 sont décalées montrant au chauffeur que son engin ne se déplace pas à une distance correcte de la trace de référence et indiquant à celuici le sens et l'amplitude approximative de l'écart. Le dispositif selon l'invention est destiné principalement au domaine agricole mais il peut être aussi utilisé en d'autres domaines tels que les travaux publics par exemple. REVENDICATIONS 1) Dispositif de guidage optique permettant de faire suivre à un engin mobile un itinéraire situé à une distance déterminée d'une ligne de référence, caractérisé en ce qu'il est constitué, pour l'essentiel d'un système catoptrique (a ou b) comportant trois miroirs plans (3,4 et 5) dont l'un (3) situé à la partie supérieure du dispositif et le second (4) situé à la partie médiane, sont inclinés vers le bas selon des angles adéquats de telle façon que l'intersection des plans matérialisés par les miroirs (3 et 4) soit parallèle à la direction du déplacement de l'engin porteur, et dont le troisième (5), incliné d'un angle adéquat, est monté de façon que l'intersection de son plan avec un plan horizontal soit de préférence perpendiculaire à la direction de déplacement de l'engin porteur, en ce que le miroir supérieur (3) et le miroir médian (4) sont situés de part et d'autre et contigus à un plan vertical perpendiculaire au sens de déplacement passant par le mileu du miroir inférieur (5) et en ce que la médiane du miroir inférieur (5) perpendiculaire à l'intersection du plan de celui-ci avec un plan horizontal est visualisée par un repère (17). 2) Dispositif de guidage, selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage comporte deux systèmes catoptriques (a et b) symétriques par rapport au plan longitudinal de déplacement de l'engin porteur. 3) Dispositif de guidage, selon la revendication 1, caractérisé en ce que la symétrie des miroirs supérieur (3) et médian (4) par rapport à un axe vertical, est obtenue par rotation de 1800 autour de celui-ci. 4) Dispositif de guidage, selon la revendication 3, caractérisé en ce que, lorsque la symétrie des miroirs supérieur (3) et médian (4), par rapport à un axe vertical est obtenue par rotation de 1800 autour de celui-ci, la largeur du miroir inférieur (5) est augmentée en conséquence. 5) Procédé de guidage d'un engin mobile selon un itinéraire situé à une distance déterminée d'une ligne de référence, par l'intermédiaire du dispositif décrit dans les revendications 1 à 4 ci-dessus, caractérisé en ce qu'il consiste, après avoir placé l'engin à une distance prédéterminée de la ligne de référence, à régler l'angle d'inclinaison (0