Brevet FR2671412A1 — publié le 19920710

DISPOSITIF ET PROCEDE DE CORRECTION AUTOMATIQUE DE POSITION D'UNE MACHINE AUTOMOTRICE DU TYPE PLANTEUSE AGRICOLE L'invention concerne le domaine technique généraL des dispositifs et procédés de correction ou contrôle de position d'un véhicule en mouvement par rapport à une trajectoire idéaLe recherchée. L'invention concerne, plus particulièrement, un dispositif et un procédé de correction automatique de position d'une machine automotrice entraînée par l'intermédiaire de moteurs hydrauliques ou hydrostatiques servant d'organes de puissance pour des éléments d'entraînement, du type roues ou chenilles. L'invention s'applique, préférentiellement, à une machine automotrice agricole ou forestière et, en particulier, à une planteuse agricole, apte à assurer la mise en terre de plants ou boutures de tout genre, tels que des plants de vigne ou forestiers pour lesquels L'espacement de plantations inter-rangs et intrarangs doit être constant et reproductible indéfiniment. L'invention peut, cependant, également s'appliquer à tout matériel automoteur mû par des moteurs hydrauliques, du type engin de travaux civils par exemple. Le problème général posé par des machines de plantation du genre mentionné ci-dessus réside dans la nécessité de disposer de machines de plantation permettant, non seulement le maintien d'un espacement constant entre les différents plants d'une même rangée, mais encore Le maintien d'un écartement également constant, et généralement différent du précédent, entre deux rangées consécutives de plants. L'écartement intra-rangs est, essentiellement, fonction du réglage et du fonctionnement de L'organe de plantation, bien que toute variation de trajectoire de la machine de plantation ait également une influence négative sur la reproductibilité de l'écartement intra-rangs. Le maintien d'un espacement constant, entre deux rangées consécutives de plants, est, quant à lui, essentiellement lie à la trajectoire propre de la machine de plantation qui doit, idéalement, suivre sans déviation une trajectoire idéale recherchée parallèle à la rangée précédente de plantation, ou coïncidant avec toute ligne ou repère de référence commun à toutes les rangées de plantation. Le maintien de la distance et d'un espacement constant de plantation permet, à chaque plant, de bénéficier de conditions optimales de développement, tant racinien que foliaire, et influence, en conséquence, positivement la croissance et le rendement de la plante ou du plant. L'obtention d'un espacement inter-rangs constant s'avère, cependant, une opération délicate à réaliser, en raison de La difficulté de trouver des systèmes de référence précis sur un champ ou une parcelle, généralement nu et exempt de tout point ou système de référence visuelle naturel. Il n'est pas non plus inutile de noter que, lors de l'opération de plantation par l'intermédiaire d'une machine de plantation automotrice, toute déviation ponctuelle d'une ligne de plantations par rapport à la ligne idéale de plantation est susceptible d'induire une déviation en channe des rangées de plantations suivantes aboutissant, finalement, à un espacement inter-rangs de plus en plus hétérogène, au fur et à mesure de la plantation. Il importe, en conséquence, de maîtriser parfaitement et constamment La régularité de l'implantation, afin d'éviter tout effet amplificateur. Il a déjà été proposé, dans la technique antérieure, des systèmes de correction semi-automatiques de la position d'une planteuse tractée derrière un tracteur agricole. De telles planteuses tractées sont montées sur un chariot relié au tracteur par un système classique d'attelage trois points, ladite planteuse étant montée sur Le chariot au moyen d'un dispositif de guidage et de positionnement apte à permettre, par l'intermédiaire d'un vérin double effet, une correction de position droite-gauche de la planteuse. La planteuse tractée est utilisée en association avec un ensemble de guidage optique, par exemple du type laser, comprenant un émetteur, situé en dehors-du champ, servant de système de référence fixe et un système récepteur solidaire de l'ensemble tracteur-planteuse. Une unité de traitement de signal est prévue, en liaison avec L'émetteur et le récepteur, de manière à fournir un signal de correction droite ou gauche suivant la déviation mise en évidence par rapport au système de référence. Un tel système antérieur présente l'inconvénient d'être dépendant de la correction visuelle de position effectuée par le conducteur du tracteur qui doit toujours s'efforcer de maintenir l'ensemble tracteur-planteuse dans le champ d'émission de L'émetteur, afin, non seulement de rendre actif le système de correction, mais encore de permettre aux vérins de correction de posséder suffisamment de course utile pour permettre la correction de position dans le sens désiré. Il s'avère qu'en pratique un tel contrôle ne peut être assuré en permanence par le conducteur, dont l'attention doit être partagée entre différents secteurs de surveillance situés, aussi bien dans sa zone de vision naturelle antérieure que derrière lui et latéralement. Il s'avère, en conséquence, que certaines portions de la trajectoire de plantation demeurent, inévitablement, en dehors du champ d'action du dispositif de correction semi-automatique et que L'espacement inter-rangs n'est pas constant. It apparat, également, que le recours à des planteuses tractées conduit à un ensemble tracteur-planteuse possédant une certaine mobilité relative entre ses deux éléments constitutifs, induisant, en cas de plantation sur une partie en dévers, une mise en crabe du tracteur préjudiciable à l'utilisation optimale du système de correction. Il s'avère, également, que, sur des soLs ou des parcelles présentant une certaine dénivellation, la stabilité de l'ensemble tracteur-planteuse n'est pas assuré, en raison de la mise en appui de la planteuse sur ses socs entraînant une oscillation relative de L'arrière du tracteur et une perturbation du système de guidage semi-automatique. Pour résoudre ces problèmes de mobilité et d'oscillation relatives de L'ensembLe tracteur-planteuse, il a déjà été proposé d'avoir recours à des planteuses automotrices, entraînées par trois roues motrices mûes par des moteurs hydrauliques et comportant une unique roue avant directrice dont l'orientation est assurée par l'intermédiaire d'un vérin hydraulique à double effet. La planteuse automotrice comporte, également, une unité de guidage optique, incluant un émetteur laser disposé en dehors de la parcelle et un récepteur laser situé sur la machine et apte à -fournir, en permanence, par l'intermédiaire d'une unité de traitement, un signal de correction de position droite-gauche, en cas de déviation de la trajectoire idéale recherchée. Le signal de correction droite-gauche est transmis à un circuit de commande agissant sur le vérin hydraulique double effet qui commande la rotation de la roue directrice dans le sens désiré. Une telle machine n'est pas adaptée à l'utilisation en sols lourds, en raison de son poids élevé, généralement de L'ordre de 7 tonnes, et de son entraînement par roues. Par ailleurs, il s'avère qu'en raison de son poids élevé, la correction automatique de position de la machine ne peut intervenir avec toute la précision nécessaire sur des parcelles présentant un dévers, en raison du déport latéral de la partie arrière de la machine entraînant une plantation à écartements irréguliers entre les plants. L'objet de L'invention vise, en conséquence, à porter remède aux inconvénients énumérés ci-dessus et à proposer un dispositif et un procédé de correction automatique de position d'une machine automotrice mue par au moins deux moteurs hydrauliques qui permettent un guidage précis et fiable de la machine, quel que soit le relief de la parcelle et sa variation, à l'aide de moyens simples et éprouvés. Un autre objet de L'invention vise à fournir un dispositif et un procédé de correction automatique de position d'une machine automotrice qui permette d'assurer un guidage et une correction de position précis de la machine sur des reliefs accidentés et, en particulier, sur des dévers. Les buts assignés à l'invention sont atteints par un dispositif de correction automatique de position d'une machine automotrice mue par au moins deux moteurs hydrauliques, du type planteuse agricole par exemple, par rapport à une trajectoire recherchée, ledit dispositif comportant : - une unité de guidage apte à fournir, en permanence, un signal de correction de position à au moins un organe directionnel de la machine, - un moyen de commande et d'activation de L'organe directionnel relié, fonctionnellement, au signal de correction, caractérisé en ce que - le ou les organes directionnels comprennent les moteurs hydrauliques, - le moyen de commande et d'activation dudit organe comprend un circuit hydraulique associé à chacun des moteurs hydrauliques et une vanne de fuite, installée dans chaque circuit sur boucle de dérivation, lesdites vannes étant commandées en position d'ouverture ou fermeture par le signal de correction. Les buts assignés à L'invention sont atteints à L'aide d'un procédé de correction automatique de position d'une machine automotrice, de type planteuse agricole, mue par l'intermédiaire d'au moins deux moteurs hydrauliques par rapport à une trajectoire recherchée, dans lequel :: - on détermine en permanence la position instantanée de la machine par rapport à la trajectoire recherchée, - on émet, en cas de déviation par rapport à ladite trajectoire, un signal de correction représentatif du sens de la correction à apporter, - on commande et active, par l'intermédiaire du signal de correction, un organe de commande assurant la correction automatique de position de ta machine, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à - utiliser, en tant qu'organe directionnel assurant la correction de position, l'un ou L'autre des deux moteurs hydauliques d'entrainement, activés par le signal de correction suivant le sens de correction souhaité, - assurer La correction de position en réduisant le débit d'alimentation du moteur hydraulique activé, par création d'une fuite dans le circuit hydraulique associé au moteur, - cesser la création de fuite lorsque le signal de correction est interrompu. Diverses autres caractéristiques ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de L'objet de L'invention. La fig 1 représente une vue générale supérieure d'une planteuse agricole conforme à L'invention durant l'opération de plantation sur une parcelle. La fig 2 représente une vue schématique d'un circuit d'alimentation du dispositif de correction conforme à L'invention. La figez 1 montre une planteuse agricole 1, équipée d'un train de chenilles 2, chaque chenille étant entraînez par un moteur hydraulique 3 incluant un circuit hydraulique non représenté aux figures. De manière classique, la planteuse comporte un châssis 4 relié par une ou plusieurs traverses aux éléments du train d'entraînement. Le châssis 4 supporte un élément planteur 5, de tout type approprié, muni de son propre organe d'entrainement et de mise en oeuvre. De tels éléments de plantation sont bien connus de L'homme de L'art et ne seront, en conséquence, pas décrits ici plus en détail. La planteuse 1 est associée à une unité de guidage comprenant un émetteur 6, par exemple optique, tel qu'un laser, disposé en bordure du champ et à une de ses extrémités pour servir de système de référence et un élément récepteur 7, solidaire de la planteuse 1 et, par exemple, de sa partie avant. L'élément récepteur 7 est, avantageusement, constitué, de manière classique, d'une série de cellules aptes à produire, en cas d'excitation par le rayon laser 8, un signal ou une impulsion électrique. La série de cellules comprend une cellule, dite de référence, qui, Lorsqu'eLLe est excitée par le rayon laser 8, correspond à une trajectoire de la planteuse 1 ne nécessitant pas de correction et une série de cellules disposées de part et d'autre de cette cellule de référence et correspondant à des déviations droite ou gauche de la planteuse par rapport à la trajectoire considérée comme idéale. Chaque cellule est, de manière également classique, reliée à un bloc d'analyse destiné à fournir, en permanence, un signal de correction de position droite ou gauche, en fonction des cellules excitées par le rayon laser ou aucun signal si La cellule de référence est excitée. A titre de variante, il est possible, comme représenté à la fig. 1, de monter l'élément récepteur 7 au bout d'une tige il d'extension réglable, afin d'éviter d'avoir à changer, pour chaque rangée de plants 12, L'émetteur 6. La fig. 2 montre, de manière schématique, un schéma d'alimentation de chaque moteur hydraulique 3, du type à pistons axiaux à cylindrée fixe par exemple, chargé d'assurer la mise en mouvement de chaque chenille droite ou gauche de la planteuse 1. Le circuit hydraulique d'alimentation de chaque moteur 3 comporte, de manière classique, un circuit principal 10, une réserve ou bâche à huile 13 reliée, par L'intermédiaire d'une canalisation 14, à une pompe de gavage 15 alimentant une pompe 16, du type à pistons axiaux à cylindrée variable, à partir de laquelle le moteur 3 est mis en action dans le circuit hydraulique suivant une boucle d'alimentation matérialisée par les flèches fl, formant un circuit fermé entre la pompe 16 et le moteur 3. On comprend ainsi que chaque chenille 2 étant associée à un moteur hydraulique 3 suivant un circuit, tel que décrit ci-dessus, les organes directionnels comprennent les moteurs hydrauliques 3 qui agissent en tant qu'organes moteurs de la planteuse 1 et en tant qu'organes directionnels, puisqu'il suffit de faire varier le débit d'alimentation de chaque moteur hydraulique 3 pour créer un coup le de rotation à partir de la chenille 2 dont la vitesse est la plus faible. Les moyens de commande et d'activation de chaque organe directionnel comprennent, outre le circuit hydraulique d'alimentation 10 du moteur 3, une vanne de fuite 17, de préférence une électrovanne, installée sur une boucle de dérivation 18 du circuit hydraulique principal 10, ladite boucle reliant, en considérant le moteur 3 et le sens du fluide donné par la flèche f1, la branche aval 10a à la branche amont 10b pour constituer une dérivation entre la pompe 16 et le moteur 3, de manière à éviter ce dernier. La veine de fuite 17 est reliée, fonctionnellement, au bloc d'analyse associé à L'unité de guidage 7 et son ouverture est commandée par l'impulsion électrique résultant d'un signaL de correction droite ou gauche selon le circuit hydraulique à mettre en oeuvre. Dans sa position de repos, c'est-à-dire non excitée, la vanne de fuite 17 est fermée. De manière avantageuse, L'ouverture de la vanne de fuite 17 s'effectue par l'intermédiaire d'un orifice de fuite calibré, dont les caractéristiques dimensionnelles sont adaptées à la puissance des pompes d'alimentation 16 entrainant le moteur 3. De manière avantageuse, chaque vanne de fuite 17 est associée, fonctionnellement, à une vanne de fermeture 22 disposée sur le circuit hydraulique principal 10, en aval du moteur hydraulique 3. La vanne de fermeture 22 est commandée par La même impulsion électrique que la vanne de fuite 17, mais en raison inverse, de manière que, lorsque la vanne de fuite 17 est ouverte, la vanne de fermeture 22 est fermée et vice-versa. Un tel montage permet un freinage quasi instantané du moteur 3 situé en aval de la vanne de fermeture 22, puisque son débit d'alimentation est coupé. Une telle disposition a pour objet d'éviter L'apparition d'un phénomène dit "de roue libre", susceptible de survenir en cas de passage de la planteuse 1 sur une pente. On obtient ainsi une correction de position précise, instantanée et indépendante du relief. La vanne de fermeture 22 est, en outre, interposée dans un circuit de dérivation 23 sur lequel est montée une soupape de sécurité 24. Chaque moteur 3 est, par ailleurs, drainé par un circuit de recours 25 reliant le moteur 3 à la bâche à huile 13, en vue d'assurer le drainage du moteur 3. Il doit, également, être noté qu'au lieu d'avoir recours à un train de chenilles 2, il est possible d'équiper la planteuse 1 d'un simple train de roues et que le dispositif de correction décrit précédemment peut être monté sur toute machine automotrice autre qu'une planteuse à usage agricole, nécessitant une correction de position par rapport à une trajectoire recherchée telle que, par exemple, une machine à vendanger. Le fonctionnement du dispositif de correction automatique de position est le suivant Après avoir positionné en bout de champ L'émetteur laser 6, l'utilisateur met en marche la planteuse 1 à L'autre bout de la parcelle en ayant, au préalable, positionné l'élément récepteur 7, au besoin à L'aide de la tige réglable 11, en regard du rayon laser 8. Au cours de cette-opération, l'utilisateur assure tous les réglages de l'ensemble de guidage et détermine, notamment, une position de référence sur l'élément récepteur 7 correspondant à la trajectoire idéale recherchée pour laquelle aucune impulsion électrique de correction ne sera transmise aux vannes 17 et 22. La planteuse~agricole 1 se dirige et se guide sur L'émetteur 6 en étant entraînée par ses moteurs hydrauliques 3, selon une trajectoire recherchée, parallèle à la rangée précédente de plants 12 et confondue, dans le cas présent uniquement, avec le rayon laser 8. Au cours de son trajet d'avancement vers L'émetteur 6, l'élément planteur 5 assure la plantation des plants 12 dans le sol et l'ensemble de guidage 6, 7, 8 détermine, en permanence, la position instantanée de la machine par rapport à la trajectoire recherchée. L'émetteur 6 émet, en effet, en permanence le rayon laser 8, lequel, suivant la position instantanée de la planteuse 1, excite L'une ou L'autre des cellules de L'éLément récepteur 7, chaque cellule pouvant être associée, de par sa position, à une déviation droite ou gauche de la machine par rapport à une position de référence définie initialement par l'utilisateur. En cas de déviation par rapport à la position de référence, et donc par rapport à la trajectoire recherchée, le bloc d'analyse émet un signal de correction droite ou gauche, représentatif du sens de la correction à apporter, ce signal de correction étant transmis par un réseau de câblage approprié sous forme d'une impulsion électrique vers le circuit hydraulique principal 10 gauche ou droite. L'impulsion électrique assure L'ouverture de l'électrovanne 17 et, simultanément, le cas échéant, ferme La vanne de fermeture 22, de manière à assurer une fuite dans la dérivation 18 et un freinage ou une interruption de L'échappement du moteur 3, causant ainsi une réduction du débit de fuite aLimentant le moteur 3 pour en réduire sa vitesse de rotation. Bien évidemment, dans le cas où le circuit principal 10 inclut une vanne de fermeture 22, cette dernière assure, lors de sa fermeture, soit un arrêt total du moteur 3, soit une baisse importante de son alimentation, conduisant à un arrêt temporaire de ce dernier. Dans les deux cas, la dérivation produit une rotation de la machine autour du moteur hydraulique 3 activé, qui se poursuit tant que L'éLectrovanne 17 n'est pas fermée, c'est-å-dire tant que l'impulsion électrique n'a pas cessé ou, ce qui revient au même, tant que la position de la planteuse 1 n'a pas été corrigée de manière telle que L'émetteur laser émette en direction de la cellule dite de référence. Dès que la planteuse reprend sa position le long de La trajectoire idéale recherchée, le signal de correction est interrompu et la création d'une fuite, dans le circuit de dérivation, est interrompue. Le procédé et le dispositif selon L'invention permettent, en conséquence, d'assurer une correction automatique permanente de la machine automotrice faisant intervenir, en tant qu'organes de commande assurant la correction de position de la machine, l'un ou L'autre des deux moteurs hydrauliques d'entraînement activés selon Le sens de la correction de position effectuée par Le signal de correction, pour freiner ou interrompre L'échappement du moteur 3. Une telle correction de position est obtenue à L'aide de moyens simples et éprouvés permettant un guidage précis de la machine, de manière indépendante des variations du relief. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS : 1 - Dispositif de correction automatique de position d'une machine automotrice (1), mue par au moins deux moteurs hydrauliques (3), du type planteuse agricole par exemple, par rapport à une trajectoire recherchée, ledit dispositif comportant - une unité de guidage (6, 7, 8) apte à fournir, en permanence, un signal de correction de position à au moins un organe directionnel de la machine, - un moyen de commande et d'activation (10) de L'organe directionnel relié, fonctionnellement, au signal de correction, caractérisé en ce que - le ou les organes directionnels comprennent les moteurs hydrauliques (3), - le moyen de commande et d'activation dudit organe comprend un circuit hydraulique (10), associé à chacun des moteurs hydrauliques (3) et une vanne de fuite (17), installée dans chaque circuit (10) sur une boucle de dérivation (18), lesdites vannes étant commandées en position d'ouverture ou de fermeture par le signal de correction. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les vannes de fuite (17) comportent un orifice de fuite calibré et adapté à la puissance des pompes hydrauliques (16) entraînant les moteurs (3). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les vannes de fuite (17) sont installées dans le circuit (10), entre le moteur (3) et la pompe (16), et en ce que chaque circuit hydraulique (10) comporte, en aval du moteur hydraulique (3), une vanne de fermeture (22) commandée en raison inverse de la vanne de fuite (17), par le signal de correction, pour fermer l'échappement du moteur (3) lors de L'ouverture de la vanne de fuite (17). 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vanne de fermeture (22) ouvre sur un circuit dérivé (23), muni d'une soupape de sécurité (24). 5 - Dispositif selon L'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que Les vannes de fuite (17) et de fermeture (22) sont des électrovannes commandées. 6 - Dispositif selon L'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que chaque moteur hydraulique (3) est associé, au sein de L'organe directionnel, respectivement, à une chenille (2) dont il assure l'entraînement. 7 - PLanteuse agricole ou forestière ou matériel de génie civil, équipé d'un dispositif de correction automatique de position conforme à L'une des revendications 1 à 6. 8 - Procédé de correction automatique de position d'une machine automotrice, de type planteuse agricole, mue par l'intermédiaire d'au moins deux moteurs hydrauliques par rapport à une trajectoire recherchée, dans lequel - on détermine en permanence la position instantanée de la machine par rapport à la trajectoire recherchée, - on émet, en cas de déviation par rapport à ladite trajectoire, un signal de correction représentatif du sens de la correction à apporter, - on commande et active, par L'intermédiaire du signal de correction, un organe de commande assurant la correction automatique de position de la machine, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste a:: - utiliser, en tant qu'organe directionnel assurant la correction de position, l'un ou L'autre des deux moteurs hydauliques d'entraînement, activés par le signal de correction suivant le sens de correction souhaité, - assurer la correction de position en réduisant le débit d'alimentation du moteur hydraulique activé, par création d'une fuite dans le circuit hydraulique associé au moteur, - cesser la création de fuite lorsque le signal de correction est interrompu. 9 - Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il consiste à créer la fuite, par commande d'une vanne de fuite, dans chaque circuit, å trou calibré dont L'ouverture est assurée par le signal de correction. 10 - Procédé selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il consiste à freiner ou interrompre l'échappement du moteur dont le ci cuit est mis en fuite.