Brevet FR2768222A1 — publié le 19990312

Dispositif et procédé de pesage embarqué et en continu de récolte, et machines de récolte en faisant application. La présente invention conceme un dispositif et un procédé de pesage embarqué et en continu de récolte de produits agricoles divers pouvant se présenter sous forme de grains (céréales et autres), ou de graines (café, haricots, etc.), ou de baies (raisin, framboises, groseilles, cassis, etc.), ou autres (olives, noix, amandes, tomates, etc.). Elle vise également les machines de récolte de produits agricoles divers faisant application de ce dispositif et de ce procédé. D'une manière générale, le pesage en continu embarqué sur machines de récoltes vise à offrir aux agriculteurs la possibilité de connaître, en temps réel, le rendement à l'hectare de leurs parcelles de terrain cultivées et d'établir des cartographies parcellaires utilisables pour le choix des cultures etlou pour les traitements des terrains. Le dispositif et le procédé de l'invention sont très avantageusement applicables au pesage embarqué et en continu de récolte de baies telles que raisin, framboises, groseilles, cassis, etc., de sorte que l'on décrit plus spécialement ci-après cette application à titre d'exemple nullement limitatif. Par exemple, dans le domaine de la viticulture, on sait que la production de vins de qualité (vins d'appellation d'origine contrôlée) oblige les vignerons, lors de la récolte, à ne pas dépasser des rendements à l'hectare fixés par des textes réglementaires en fonction des appellations. D'autre part, on sait que la viticulture mondiale et particulièrement la viticulture française sont de plus en plus orientées vers des productions de qualité. Pour atteindre cet objectif, on doit nécessairement procéder à une vendange sélective suivant laquelle on récolte uniquement les baies présentant les qualités de maturation requises. Actuellement, de telles récoltes sélectives s'opèrent manuellement. Toutefois, la demanderesse vient de mettre au point une machine et un procédé de récolte sélective de baies, utilisant un système de secouage connu en soi, constitué de deux ensembles de détachement des baies superposés, et accouplé à au moins un dispositif électro-hydraulique d'entraînement comprenant au moins un vérin hydraulique commandé par une électrovalve asservie par un ensemble électronique de commande à microprocesseur. Cependant, même si l'on maîtrise les lois de mouvements des secoueurs ou bras cueilleurs, il est indispensable, pour parvenir à une récolte sélective avec le meilleur rendement autorisé par le texte réglementaire applicable à la zone d'appellation considérée, de connaître, en temps réel, le poids de raisin récolté. Les essais de pesage en continu effectués au moyen d'appareils et procédés connus, ont permis de vérifier qu'il n'est pas possible d'extrapoler le système de mesure en continu du rendement à l'hectare des moissonneuses batteuses, car les produits en cause sont tout à fait différents (la vendange étant en partie liquide). D'autre part, une autre difficulté majeure du pesage en continu de la récolte sur une machine à vendanger, en cours de travail, résulte de l'importance des perturbations du pesage occasionnés par la vibration de la tête de récolte et des inclinaisons de la machine dans les côtes, les pentes et les dévers, lorsqu'elle travaille sur un terrain accidenté. L'invention a donc pour objet un procédé et un dispositif de pesage embarqué, en continu et en temps réel de la récolte, permettant de s'affranchir des causes susmentionnées susceptibles de fausser la pesée, et d'obtenir la meilleure précision possible. Selon le procédé de l'invention: - on dispose deux balances électroniques sur un même support et le plus près possible l'une de l'autre, ces balances étant par exemple à jauge de contrainte ou à système capacitif; - on relie les deux balances à un calculateur électronique; - I'une des balances supporte une masse fixe connue, et opère des pesées successives de cette masse; - L'autre balance1 placée sur le trajet de la récolte, opère en même temps des pesées de cette récolte; - le calculateur effectue un traitement algorithmique des signaux provenant des deux balances, pour éliminer l'effet des perburbations dynamiques auxquelles elles sont soumises. Le dispositif selon l'invention comprend deux balances électroniques, de préférence identiques, par exemple à jauge de contrainte ou à système capacitif, reliées à un ensemble calculateur électronique et dont l'une est une balance témoin supportant une masse de référence fixe connue, la seconde balance supportant un plateau de pesée, ledit dispositif comprenant encore un système d'entrainement de la récolte, assurant le passage, en continu, de celle-ci sur le plateau de pesée de la balance peseuse, ledit ensemble calculateur électronique étant programmé pour effectuer, en cours de pesage, un traitement algorithmique des signaux provenant des deux balances, pour éliminer l'effet des perturbations dynamiques auxquelles sont soumises ces deux balances. Dans l'application aux machines à vendanger, le procédé et le dispositif selon l'invention permettent le pesage en continu et en temps réel de la vendange, avec une erreur inférieure à 3 %. Selon une autre disposition caractéristique du procédé de l'invention, I'algorithme de traitement des signaux P et PO provenant des deux balances peut être avantageusement le suivant: (1) P=M [(g+Y)2] (2) PO= Mo [(g +V) 2] d'où on déduit: (3) M = Mo. P/PO A tout instant, la force mesurée sur une balance est donnée par la formule (1) P = M. [(g+y). Z] Dans cette formule1 P est la force mesurée, M est la masse à mesurer, g est l'accélération de la pesanteur, dirigée vers le bas, y est l'accélération représentant les perturbations dynamiques, dirigée aléatoirement. Z est le vecteur unitaire perpendiculaire aux plateaux de pesée, et est orienté suivant l'inclinaison de la machine. Le problème est que les termes y et Z sont inconnus. Cependant, la force mesurée par la balance supportant la masse fixe est au même instant donnée par la formule (2). (2) PO = Mo [(g +% t Dans cette formule: PO est la force mesurée par la balance témoin supportant la masse fixe; Mo est la valeur de la masse fixe. Le terme entre crochets dans les deux formules est un nombre, à savoir le produit scalaire des vecteurs considérés. II est identique dans les deux formules. il est donc possible de diviser une formule par l'autre. On obtient alors la formule (3), où les vecteurs inconnus ont été éliminés. (3) M = Mo. P/PO Selon une autre disposition caractéristique, le système d'entraînement de la récolte assurant le passage de celle-ci sur le plateau peseur de la balance de pesée, comporte une bande transporteuse et le dispositif de pesage comprend des moyens permettant de mesurer la vitesse de déplacement de cette bande transporteuse, ces moyens de mesure étant reliés au calculateur électronique. De la sorte, les informations de masse foumies par chaque pesée combinées aux informations de vitesse de déplacement de la bande transporteuse, permettent de calculer le débit massique récolté. Selon une autre disposition caractéristique, L'ensemble calculateur électronique du système de pesage est accouplé aux capteurs de roues ou autres dispositifs de mesure de vitesse d'avancement équipant la machine de récolte. Grâce à cette disposition, le débit massique mesuré en continu permet de déterminer non seulement le poids total de la vendange depuis le début de la parcelle vendangée, mais également le rendement à l'hectare depuis le début de ladite parcelle, ainsi que le poids de raisin par mètre linéaire et même le poids de raisin par souche. Les buts, caractéristiques et avantages ciaessus et d'autres encore, ressortiront mieux de la description qui suit et des dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue de face du système de pesage embarqué selon l'invention représenté installé au-dessous de l'ouverture de déchargement d'un convoyeur élévateur permettant d'acheminer les baies récoltées jusqu'à l'une des bennes de réception de la vendange équipant la machine de récolte. La figure 2 est une vue de face et à plus grande échelle du système de pesage représenté seul. La figure 3 est une vue de détail illustrant le guidage de la bande transporteuse assurant le passage de la récolte sur le plateau de pesage. La figure 4 est une vue synoptique du système de pesage en continu de récolte selon l'invention. La figure 5 est une représentation de l'algorithme permettant d'éliminer en permanence les causes de perturbation des mesures constituées par les bruits et les inclinaisons de la machine de récolte. On se reporte auxdits dessins pour décrire un exemple intéressant, bien que nullement limitatif, de réalisation du dispositif et de mise en oeuvre du procédé de récolte sélective de baies selon l'invention, applicables à une machine à vendanger. On souligne toutefois encore que le procédé et le dispositif de pesage selon l'invention s'applique au pesage, en continu, de récoltes de produits agricoles variés et aux machines adaptées à la récolte de ces produits faisant application de ce procédé et de ce dispositif. En considérant que les machines à vendanger comportent le plus souvent deux convoyeurs de réception des baies disposés de part et d'autre de leur plan vertical médian (c'est-àaire à droite et à gauche dudit plan en considérant le sens d'avancement de ces machines) et acheminant lesdites baies jusqu'à une ou deux bennes disposées à la partie supérieure de la machine, les machines comportant application de l'invention seront équipées de deux dispositifs de pesage identiques installés sur la trajectoire de la récolte. De manière préférée, ces dispositifs sont placés au Chaque dispositif de pesage comprend deux balances électroniques, de préférence identiques 20 et 21, par exemple à jauge de contrainte ou à système capacitif reliées à un ensemble calculateur électronique 22, ces deux balances étant placées fixement sur un même support 43. L'une de ces balances (balance 20) supporte un plateau de pesée 23. La seconde balance (balance 21) est une balance témoin. Elle supporte une masse de référence fixe connue (MO) 24. Cette masse correspond au poids du plateau 23 plus une masse correspondant à la masse moyenne que peut récolter le système. Par exemple, le poids de l'ensemble de la masse de référence peut être de 400 g (poids du plateau 23) + 250 g de masse représentant la moitié de la capacité maximum du système de pesage. Un système d'entraînement de la récolte permet de faire passer, la vendange, en continu, sur le plateau 23 de la balance de pesage 20. Ce système comprend une bande transporteuse sans fin 25 s'enroulant sur deux tambours 26 et 27. Des moyens de mesure reliés au calculateur électronique 22 permettent de mesurer la vitesse de déplacement de cette bande transporteuse. Par exemple, selon le mode d'exécution illustré, le tambour 26 moteur est entrainé par un moteur hydraulique ou autre. La vitesse de rotation de ce tambour moteur est mesurée par un capteur 28, par exemple par un capteur à effet Hall, qui détecte le passage d'aimants permanents 29 montés sur ledit tambour, ce capteur étant relié à l'ensemble calculateur électronique 22. Les aimants 29 sont régulièrement espacés autour du tambour. La bande transporteuse 25 est munie, sur sa face exteme, de tasseaux 30 orientés transversalement. Ces tasseaux permettent: - I'entraînement de la récolte déversée sur le brin supérieur de ladite bande transporteuse; - le fractionnement de la récolte en "doses" qui se trouvent maintenues entre lesdits tasseaux, quelle que soit l'inclinaison de la machine de récolte. L'espacement angulaire entre deux aimants 29 est fonction de l'espacement ménagé entre deux tasseaux 30 consécutifs, de sorte que le déplacement angulaire entre deux aimants correspond exactement au déplacement de deux tasseaux consécutifs de la bande transporteuse. La bande transporteuse 25 est logée dans un carter 31 dont les parois latérales 31 a permettent de contenir la vendange sur les côtés de ladite bande transporteuse. Celle-ci peut être pourvue latéralement de nervures latérales 25a permettant de retenir le jus sur son brin supérieur. Le fond 31 b de ce carter comporte une ouverture dans laquelle se trouve disposé le plateau peseur 23 de la balance peseuse 20. Le bord de cette ouverture, par exemple constitué par une portion plane du fond 31 b, et le plateau peseur 23, sont disposés dans le même plan1 de façon que la vendange puisse passer, sans secousses, du fond du carter audit plateau peseur. Des rails 44 solidaires des parois latérales 31 a du carter 31 et disposés de part et d'autre du brin inférieur de la bande transporteuse, permettent de guider ledit brin inférieur, de sorte que les tasseaux 30 ne puissent, en aucun cas, toucher le plateau peseur 23. Comme indiqué précédemment, les deux ensembles peseurs comportant les dispositions caractéristiques ciaessus peuvent être fixés, au moyen de liaisons élastiques, sur les convoyeurs élévateurs 32 des machines à vendanger, au-dessous de l'ouverture de déchargement 32a de ces derniers et au L'ensemble calculateur électronique 22 peut être avantageusement constitué par une carte électronique à microprocesseur. Dans ce cas, cette carte comporte des entrées et sorties numériques et analogiques, à savoir: - Entrées numériques : clavier de commande 34, capteur de vitesse d'avancement de la machine 35, tops d'avance tapis droit 36, tops d'avance tapis gauche 37; - Entrées analogiques: clavier de commande 34, signal balance plateau gauche 38, signal masse de référence plateau gauche 39, signal balance plateau droit 40, signal masse de référence plateau droit 41; - Sorties analogiques: clavier de commande 34, carte de commande de secouage électronique 42. Selon le procédé de l'invention, la balance témoin à masse de référence connue MO 24 permet, par application de l'algorithme selon la figure 5, d'ajuster en permanence les mesures transmises par les balances peseuses, en éliminant, en permanence, les causes de perturbation de ces mesures constituées par les secousses et les inclinaisons de la machine. Selon une autre disposition caractéristique du procédé de l'invention, on effectue des pesées partiellement redondantes (c'est-à-dire une nouvelle pesée avant que la récolte déjà pesée ait complètement quitté le plateau), ces pesées redondantes permettant d'augmenter la précision de calcul du débit massique, que ce soit pour la valeur instantanée ou pour la valeur moyenne. Par exemple, les "tops pesée" sont donnés par le capteur 28 du tambour moteur 26 et correspondent au passages successifs de deux tasseaux 30. Pendant ce temps, des séquences successives de plusieurs pesées sont effectuées et le calculateur électronique 22 établit la moyenne de ces pesées pour chaque séquence. Par exemple, 3 pesées sont successivement réalisées: par exemple 1 toutes les 50 millisecondes. La moyenne de 3 pesées permet d'obtenir une précision de l'ordre de 3 %. Les essais ont démontré que la capacité hectare du dispositif de pesage peut être de l'ordre de 30 tonnes/ha, avec la précision susmentionnée. On observe que pour la seule application de pesage en continu, le clavier de commande 34 permet de rentrer la largeur des plantations. Il permet également la remise à zéro: - du pesage en début de parcelle; - du pesage des bennes à chaque vidage. Les résultats affichés sur l'afficheur du clavier de commande 34 sont: - la surface totale parcourue par la machine depuis la mise à zéro totale: il s'agit de la distance effectuée par la machine (secouage en marche) multipliée par la largeur des plantations. - le poids total des deux bennes depuis le dernier vidage: cette indication permet au conducteur d'apprécier le moment du vidage des bennes. - le poids total des vendanges récoltées depuis le début de la parcelle. - le rendement moyen total: il s'agit du poids total divisé par la surface récoltée. - le rendement instantané réalisé sur une distance d'un mètre, ceci avec un décalage de 2 secondes. L'invention concerne également les machines de récolte de produits agricoles variés, par exemple se présentant sous forme de grains, graines, drupes, baies ou autres, comportant application des dispositions caractéristiques du dispositif et du procédé ci-dessus. REVENDICATIONS 1 - Procédé de pesage embarqué et en continu de récolte, caractérisé en ce que: - on dispose deux balances électroniques (20, 21), de préférence identiques, sur un même support (43) et le plus près possible l'une de l'autre, ces balances étant par exemple à jauge de contrainte ou à système capacitif; - on relie les deux balances à un calculateur électronique (22); - I'une des balances (21) supporte une masse fixe connue (24) et opère des pesées successives de cette masse; - L'autre balance (20), placée sur le trajet de la récolte (R) opère en même temps des pesées de cette récolte; - le calculateur (22) effectue un traitement algorithmique des signaux provenant des deux balances, pour éliminer l'effet des perturbations dynamiques auxquelles elles sont soumises. 2. - Dispositif de pesage en continu embarqué de récolte, caractérisé en ce qu'il comprend deux balances électroniques (20, 21), de préférence identiques, par exemple à jauge de contrainte ou à système capacitif, placées sur un même support (43) et reliées à un calculateur électronique (22), l'une de ces balances étant une balance témoin (21) supportant une masse de référence fixe connue MO (24), tandis que la seconde balance (20) supporte un plateau de pesée (23), ledit dispositif comprenant encore un système (25-30) d'entrainement de la récolte, assurant le passage, en continu, de celle-ci sur le plateau de pesée (23) de la balance peseuse (20), ledit calculateur électronique (22) étant programmé pour effectuer, en cours de pesage, un traitement algorithmique des signaux provenant des deux balances, pour éliminer l'effet des perturbations dynamiques auxquelles sont soumises ces deux balances. 3. - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'algorithme de traitement des signaux P et PO provenant des deux balances est le suivant: (1) + y. (2) PO= Mo. [(g + &gamma;). Z] d'où on déduit: (3) M = Mo. P/PO algorithme dans lequel: P est la force mesurée, M est la masse à mesurer, g est l'accélération de la pesanteur, dirigée vers le bas, y est l'accélération représentant les perturbations dynamiques, dirigée aléatoirement. Z est le vecteur unitaire perpendiculaire aux plateaux de pesée, et est orienté suivant l'inclinaison de la machine PO est la force mesurée par la balance témoin supportant la masse fixe; Mo est la valeur de la masse fixe. 4. - Procédé selon l'une des revendications 1 ou 3, suivant lequel le passage de la récolte sur le plateau de pesage (23) de la balance peseuse (20) est assuré par une bande transporteuse (25), caractérisé en ce que l'on prend en compte la vitesse de déplacement de cette bande transporteuse pour calculer, au moyen du calculateur électronique (22) le débit massique récolté. 5. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 3 ou 41 caractérisé en ce que le calculateur électronique (22) du système de pesage est accouplé aux capteurs de roues ou autres dispositifs de mesure de vitesse d'avancement équipant la machine de récolte, et prend en compte ces informations pour calculer le rendement à l'hectare. 6. - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 31 4 ou 5, caractérisé en ce que l'on effectue des pesées partiellement redondantes (c'est-à-dire une nouvelle pesée avant que la récolte déjà pesée ait complètement quitté le plateau), ces pesées redondantes permettant d'augmenter la précision de calcul du débit massique, que ce soit pour la valeur instantanée ou pour la valeur moyenne. 7. - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le poids de la masse de référence fixe MO (24) équipant la balance témoin (21) correspond au poids du plateau (23) de la balance peseuse (20), plus une masse correspondant à la masse moyenne que peut récolter le système. 8. - Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le système d'entraînement de la récolte assurant le passage, en continu, de celle-ci sur le plateau (23) de la balance peseuse (20), comprend une bande transporteuse sans fin (25) s'enroulant sur deux tambours (26,27), cette bande transporteuse qui comporte des tasseaux transversaux espacés (30) sur sa face externe est logée dans un carter (31) dont le fond (31a) comporte une ouverture dans laquelle se trouve disposé le plateau de pesage (23) de la balance peseuse (20). 9. - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bord de ladite ouverture, par exemple constitué par une portion plane du fond (31b) du carter (31) et le plateau de pesage (23) de la balance peseuse (20) sont disposés dans le même plan. 10. - Dispositif selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesures (28, 29) reliés au calculateur électronique (22) et permettant de mesurer la vitesse de déplacement de la bande transporteuse (25). 11. - Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé en ce que le tambour moteur (26) de la bande transporteuse (25) est muni d'aimants permanents (29) régulièrement espacés autour du tambour, un capteur (28), relié à l'ensemble calculateur électronique (22) étant monté à proximité dudit tambour pour détecter le passage desdits aimants, lors de l'entraînement en rotation de ce demier. 12. - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'espacement angulaire entre deux aimants (29) est fonction de l'espacement ménagé entre deux tasseaux consécutifs (30) de la bande transporteuse (25), l'espacement est tel qu'on mesure exactement un passage de tasseaux entre deux détections consécutives d'aimants. 13. - Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les parois latérales (31a) du carter (31) sont équipées de rails pour le guidage du brin inférieur de la bande transporteuse (25). 14. - Machine de récolte de produits agricoles sous forme de grains, graines, drupes ou baies, par exemple machine à vendanger, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de pesage en continu, selon l'une quelconque des revendications 2 et 7 à 13 ou agencée pour permettre la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1, 3, 4, 5 ou 6. 15. - Machine de récolte de baies selon la revendication 14, caractérisée en ce qu'un dispositif de pesage en continu est monté, au moyen de liaisons élastiques, sur chaque convoyeur élévateur de ladite machine, au-dessous des ouvertures de déchargement de ces derniers.