Brevet FR2620148A1 — publié le 19890310

Système pour commander la position angulaire d'un outil La présente invention concerne un système pour commander la position angulaire d'un outil qui est monté pivotant sur un bras articulé, et elle concerne en particulier la commande d'un coupeur de végétation. On sait que l'on peut monter des coupeurs de végétation sur un bras articulé qui est actionnable par des vérins séparés qui peuvent respectivement déployer le bras et élever ou abaisser le coupeur. Un vérin supplémentaire peut être actionné pour faire pivoter le coupeur, par rapport au bras. Dans de tels agencements, la modification de la portée du bras ou le changement de la hauteur de travail du coupeur engendre une modification de l'orientation du coupeur par rapport à l'ouvrage, et cette modification doit être corrigée en actionnant le vérin supplémentaire précité. L'opérateur doit donc synchroniser le fonctionnement des trois vérins pour conserver l'orientation requise du coupeur. La présente invention a pour but de fournir un système au moyen duquel, dans un appareillage du type général précité, le nombre de commandes nécessaire pour conserver l'orientation requise d'un outil est réduit, de sorte que le fonctionnement de l'appareillage est simplifié. Selon l'invention, un système pour commander la position angulaire d'un outil qui est mobile en pivotement autour d'un premier axe à une extrémité d'un bras articulé, comprend un capteur pour produire un premier signal électrique correspondant à une position angulaire détectée de l'outil par rapport à un plan de référence, un moyen pour produire un deuxième signal électrique correspondant à une position angulaire souhaitée de l'outil par rapport au plan de référence, et un actionneur réagissant à une différence entre les signaux précités pour déplacer l'outil dans une direction de manière à réduire cette différence. Selon un mode de réalisation, le capteur est un dispositif réagissant à la gravité, qui est monté sur l'outil. Selon un autre mode de réalisation possible, le capteur comprend un élément à fibres optiques dont les extrémités opposées sont fixées respectivement à l'outil et à une structure fixe par rapport à ce dernier, une source de lumière pour appliquer de la lumière de longueur d'onde connue à une extrémité de l'élément à fibres optiques, et un moyen pour produire le premier signal électrique en réponse à des modifications de la longueur d'onde de cette lumière au cours de son passage à travers l'élément en question, en conséquence de la flexion de ce dernier. 2620 1 48 Des modes de réalisation de l'invention vont être maintenant décrits, à simple titre d'exemple et en référence au dessin annexé, dans lequel: Figure I est une vue en bout d'un appareillage de coupe de végétation monté sur un engin mobile Figure 2 est un schéma-blocs d'un système de commande faisant partie de l'appareillage de la figure 1; Figure 3 est un schéma d'une autre forme possible de circuit de commande faisant partie de la figure 2 Figure 4 est un schéma d'une nouvelle forme possible de circuit de commande faisant partie de la figure 3; Figure 5 est une vue correspondant à la figure 1 d'un appareillage incorporant une autre forme possible de système de commande; et Figure 6 est un schéma du système de commande de la figure 5. Selon la figure 1, un appareillage de coupe de haies, désigné globalement 10, est monté sur un bâti de support 11 porté par un véhicule tracteur 12. Le bâti 1 comprend un élément de support principal vertical 13 à l'extrémité supérieure duquel une plaque porteuse 14 est montée en déplaçement autour d'un pivot 15 au moyen d'un vérin 16. Des parties de bras 17, 18 sont montées sur la plaque 14 en déplacement autour de pivots respectifs 19, 20. La partie de bras 17 est déplaçable en pivotement au moyen d'un vérin 21 qui agit entre la partie 17 et la plaque 14. Les extrémités des parties 17, 18 opposées aux pivots 19, 20 sont reliées à une troisième partie de bras 22 par l'intermédiaire de pivots 23, 24. Une tête de coupe 25 est montée sur le bras 22 par l'intermédiaire d'un pivot 26. L'écartement des pivots 19, 20 a pour conséquence que le déploiement du vérin 21 augmente la portée du bras formé par les parties 17, 18, 22, tout en maintenant la hauteur de la tête sensiblement constante. La tête de coupe 25 est mobile autour du pivot 26 au moyen d'un vérin 27 agissant par l'intermédiaire d'une bielle 28 qui s'engage avec une manivelle 29 qui est elle-même fixée à la tête de coupe 25 pour se déplacer en pivotement avec cette dernière. Un bras secondaire 30 contraint le point de liaison entre la bielle 28 et le vérin 27 à se déplacer en arc autour d'un pivot 31. Le tronçon de la partie de bras 22 compris entre les pivots 26, 31, la manivelle 29, la bielle 28 et le bras 30 forment un quadrilatère articulé, de sorte que la ligne d'action du vérin 27 par rapport à l'élément 22 reste sensiblement constante sur toute la plage de mouvement de pivotement de la tête de coupe 25. L'amplitude de ce mouvement de pivotement est ainsi 2620 1 48 sensiblement proportionnelle à l'amplitude du mouvement linéaire imprimé par le vérin 27. Sur la tête de coupe 25 est monté un capteur 32 qui fournit, sur une ligne de transmission 33, un signal électrique qui correspond à la position angulaire de la tête de coupe 25 par rapport à un plan de référence. Dans le présent exemple, le capteur 32 comprend un pendule et un transducteur de déplacement angulaire réagissant aux positions relatives du pendule et de la tête 25. Dans ce cas, le plan de référence peut être considéré comme étant le plan dans lequel la sortie du transducteur est égal à zéro. Dans un autre mode de réalisation, le capteur 32 peut comprendre un gyroscope et un transducteur qui peut être réglé d'une manière similaire à tout plan de référence souhaité. Comme le montre la figure 2, un circuit de commande 34 comprend un amplificateur séparateur 35 qui reçoit des signaux provenant de la ligne de transmission 33, un circuit de filtrage passe-bas 36 qui élimine les oscillations parasites de haute fréquence de la tête 25, et un amplificateur différentiel 37. Une entrée de l'amplificateur 37 est reliée au filtre 36, et une autre entrée est reliée à une ligne de transmission 42 qui provient d'un dispositif 38 actionnable pour sélectionner une position souhaitée de la tête de coupe 25. L'amplificateur 37 réagit également à un signal limiteur provenant d'un circuit 39, de sorte que le système dans son ensemble ne réagit pas à des variations angulaires minimes de la tête 25, et fonctionne ainsi de manière stable. Un signal d'erreur correspondant à une différence entre les positions angulaires désirée et détectée de la tête 25 est fourni par l'amplificateur 37, sur une ligne de transmission 40, à une valve électrohydraulique 41 qui relie sélectivement une conduite d'alimentation en pression P et une conduite de retour à basse pression R au vérin 27. L'agencement est tel que le vérin 27 est déplacé dans une direction telle que le signal de position détecté fourni sur la ligne 33 corresponde avec les signaux provenant du dispositif sélecteur 38. Le capteur 32, le dispositif 38 et le circuit 39 sont excités par une tension de référence V. Il est souhaitable que le système ne réagisse pas à des entrées oscillatoires parasites ayant leur origine dans le capteur 32 et qui seraient inférieures à la fréquence de coupure du filtre passe-bas 36 décrit cidessus. Il est également souhaitable que la tête de coupe 25 puisse être déplacée, à des fins de stationnement ou de rangement par exemple, indépendamment des 2620 1 48 signaux provenant du capteur 32. La figure 3 représente une autre forme possible de circuit de commande qui permet de répondre à ces deux exigences. Le circuit de commande 50 est destiné à être utilisé avec une valve électro-hydraulique proportionnelle dans laquelle un élément de commande de flux est positionné par des solénoïdes push-pull qui sont excités simultanément par des signaux d'amplitudes égales et de polarités opposées. Le circuit 50 possède un amplificateur séparateur d'entrée 51 qui, par l'intermédiaire d'un commutateur 52, réagit soit au signal de la ligne 33 provenant du capteur 32, soit à une tension de polarisation Vb. La sortie de l'amplificateur séparateur est appliquée à un filtre passe-bas 53 dont la tension de coupure est réglable par un signal provenant d'une ligne de transmission 54. Le signal de la ligne 54 est variable au moyen d'une tension réglable Va qui est appliquée par l'intermédiaire d'une jonction additrice 55. La jonction additrice 55 est également alimentée par la sortie provenant d'un générateur de tension 56 qui fournit un signal de sortie en réponse à la modification du niveau du signal à la sortie de l'amplificateur 51. En réponse à cette modification, la fréquence de coupure du filtre 53 peut ainsi être abaissée à une valeur inférieure à celle établie par la tension Va. La sortie du filtre 53 est appliquée aux entrées non-inverseuse et inverseuse d'amplicateurs différentiels respectifs 57, 58. Les entrées inverseuse et non-inverseuse respectives des amplificateurs 57, 58 sont reliées à une ligne de transmission 42 provenant du dispositif sélecteur 38. Les sorties des amplificateurs 57, 58 sont fournies à des circuits modulateurs de durée d'impulsion respectifs 59, 60 qui réagissent également à des signaux carrés de fréquence constante provenant d'un générateur 63. Les signaux de sortie fournis par les circuits 59, 60 sur des lignes de transmission 61, 62 sont respectivement appliqués aux solénoïdes push-pull respectifs de la valve électro-hydraulique précitée. La fréquence des signaux à durée d'impulsion modulée fournis sur les lignes 61, 62 est d'environ 27 Hz, et elle est réglée pour correspondre au temps de fonctionnement de l'électrovalve. L'actionnement du commutateur 52 pour relier la tension de polarisation Vb à l'amplificateur séparateur 51 a pour effet que l'outil 25 est positionné conformément à une différence entre le signal fourni sur la ligne 42 et une tension de référence dérivée de la tension de polarisation Vb. La figure 4 représente une nouvelle forme possible de circuit de commande 70, également destinée à être utilisée avec une valve électro-hydraulique possédant des solénoîdes push-pull. Dans le circuit 70, les signaux fournis sur les lignes 33, 42 sont appliqués à des convertisseurs analogique-numérique respectifs 71, 72 dont les sorties sont appliquées à un microcalculateur numérique 73 qui est programmé pour fournir les fonctions de filtrage et de différence du circuit 50 (figure 3), et pour permettre le fonctionnement seulement en réponse au signal fourni sur la ligne 42. Les sorties du calculateur 73 sont appliquées, par l'intermédiaire de convertisseurs numérique-analogique 74, 75, à un ensemble modulateur de durée d'impulsion 59, 60, 63 tel que décrit plus haut. L'agencement représenté à la figure 5 correspond mécaniquement à celui de la figure 1, et le dispositif sélecteur 38 fournit, d'une manière similaire, un signal correspondant à une position souhaitée de la tête de coupe 25. Un circuit 70', qui réagit aux signaux provenant du dispositif sélecteur 38, est monté sur une partie du véhicule tracteur 12 qui est fixe par rapport à la tête de coupe 25, par exemple sur le bâti 11. Comme le montre la figure 6, le circuit 70' comprend une source 71' de lumière d'une longueur d'onde connue. La lumière provenant de la source 71' est fournie à une extrémité d'un élément à fibres optiques 72', dont l'autre extrémité est fixée à la tête 25, la lumière étant dirigée vers un réflecteur 73'. Un élément à fibres optiques identique 74' s'étend parallèlement à l'élément 72', et il reçoit la lumière provenant du réflecteur 73'. La lumière provenant de l'élément 74' arrive à un détecteur 75' qui produit un signal électrique correspondant à la longueur d'onde de la lumière reçue. Même si la longueur d'onde de la lumière traversant les fibres optiques est modifiée par des courbures dans ces fibres, les courbures sont égales dans des directions opposées, de sorte que ces modifications s'annulent, et qu'une modification de la longueur d'onde constatée sur toute la longueur d'une fibre dépend uniquement de la présence d'un angle entre les extrémités de la fibre. Le signal électrique provenant du détecteur 75' correspond ainsi à l'angle entre la tête de coupe 25 et un plan de référence qui est déterminé par le réglage du circuit 70'. Un ensemble comparateur, globalement similaire au circuit 34 de la figure 2, réagit aux signaux de position souhaitée et de position détectée provenant respectivement du dispositif 38 et du détecteur 75', pour fournir un signal d'erreur à une valve électro- hydraulique 41, qui commande le vérin 27 comme décrit en référence aux figures I et 2. On comprendra aisément que, selon un autre mode d'agencement 2620 1 48 possible, on peut se passer du réflecteur 73' et de l'élément à fibres optiques 74', et le détecteur 75' peut être monté sur la tête de coupe 25, les signaux provenant du détecteur 75 étant transmis au circuit 70' par l'intermédiaire d'un conducteur adéquatement déployé. 2620 1 48 REVENDICATIONS 1. Système pour commander la position angulaire d'un outil (25) qui est mobile en pivotement autour d'un premier axe (26) à une extrémité d'un bras articulé (17, 18, 22), caractérisé en ce qu'il comprend un capteur (32) pour produire un premier signal électrique correspondant à une position angulaire détectée de l'outil (25) par rapport à un plan de référence, un moyen (38) pour produire un deuxième signal électrique correspondant à une position angulaire souhaitée de l'outil (25) par rapport au plan de référence, et un actionneur (27) réagissant à une différence entre les signaux précités pour déplacer l'outil (25) dans une direction de manière à réduire cette différence. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce îque le capteur (32) est un dispositif réagissant à la gravité, qui est monté sur l'outil (25). 3. Système selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de filtrage (36, 53) pour éliminer les oscillations importantes du premier signal électrique. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce que le moyen de filtrage (36, 53) est un filtre passe-bas. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (55) pour régler la fréquence de coupure du filtre passe-bas (53). 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (55) pour produire une tension de commande (Va) en réponse à une composante alternative du premier signal électrique, la fréquence de coupure du filtre passe-bas (53) réagissant à cette tension de commande (Va). 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (52) pour substituer une tension de polarisation (Vb) au premier signal électrique. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen (59, 60, 63), réagissant à la différence entre les premier et deuxième signaux élecriques, pour produire des signaux de fréquence constante et d'une durée d'impulsion qui est modulée en fonction de l'ampleur de cette différence, l'actionneur (27) réagissant à ces signaux de durée d'impulsion modulée. 9. Système selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un calculateur numérique (73) réagissant à la différence entre les premier et deuxième signaux électriques, et un moyen (59, 60, 63), réagissant à un signal de sortie du calculateur (73), pour produire des signaux de fréquence constante et d'une durée d'impulsion qui est modulée en fonction 2620 1 48 de l'ampleur de cette différence, I'actionneur (27) réagissant à ces signaux de durée d'impulsion modulée. 10. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur comprend un élément à fibres optiques (72, 74) dont les extrémités opposées sont fixées respectivement à l'outil (25) et à une structure (11) fixe par rapport à ce dernier, une source de lumière (71) pour appliquer de la lumière de longueur d'onde connue à une extrémité de l'élément à fibres optiques (72, 74), et un moyen (75) pour produire le premier signal électrique en réponse à des modifications de la longueur d'onde de cette lumière au cours de son passage à travers l'élément (72, 74), en conséquence de la flexion de ce dernier.