Brevet FR2881608A1 — publié le 20060811

DISPOSITIF POUR COMMANDER ET/OU REGLER UNE MACHINE AGRICOLE A L'AIDE D'UN DISPOSITIF DE DETECTION ET DE TRAITEMENT D'IMAGES La présente invention concerne un dispositif pour commander et/ou régler une machine agricole pour le travail du sol, la préparation de la semence et/ou le traitement de la récolte, comportant au moins un appareil de prise de vues prévu sur la machine agricole, une unité d'évaluation d'images pour l'évaluation d'une image détectée par l'appareil de prise de vues, ainsi qu'un dispositif de commande pour la délivrance d'un signal de commande pour commander et/ou régler la machine agricole en fonction de l'évaluation de l'image, fournie par l'unité d'évaluation d'images L'utilisation d'appareils de prise de vues et de systèmes de traitement d'images a été proposée à de nombreuses reprises d'une manière générale pour la technique des machines agricoles et notamment également déjà pour la commande des machines agricoles. Ainsi le document EP 0 975 209 B1 décrit une moissonneuse, dans laquelle les voies de déplacement situées en avant de la moissonneuse, notamment les limites de coupe de la matière à récolter, sont détectées à l'aide d'une caméra vidéo. Un signal de commande doit être obtenu à partir de l'image détectée, signal à l'aide duquel la moissonneuse doit être dirigée d'une manière automatique. Dans le document DE 198 58 552 Al, il est en outre proposé de détecter, à l'aide d'un appareil de prise de vues numérique, des plantes devant être traitées ou une matière à récolter devant être traitée et d'évaluer l'image correspondante uniquement sur la base de pixels individuels, de manière à pouvoir exécuter une identification rapide des plantes en ligne. Il est proposé d'établir une distinction, sur la base de cette identification de plantes, entre des plantes utiles et les mauvaises herbes et de commander de façon correspondante l'utilisation de produits phytosanitaires. De façon similaire, dans le document DE 198 58 168 B4 il est proposé de détecter, à l'aide d'un appareil de prise de vues CCD, la croissance des plantes d'une partie d'un champ, et il est proposé de disposer un appareil de prise de vues et une source de lumière éclairant le sol, sous un angle particulier de manière à réduire la probabilité d'interprétation erronée lors de l'évaluation de l'image. Dans le document DE 697 09 482 T2 il est proposé de diriger automatiquement une moissonneuse agricole à l'aide d'un appareil de prise de vues, qui observe une ligne de la matière à récolter en avant de la moissonneuse. L'image fournie par l'appareil de prise de vues doit être évaluée suivant des lignes, pixel par pixel sur la base d'un algorithme prédéterminé. En outre le document DE 44 11 646 Al propose de détecter, dans une moissonneuse batteuse, et ce à l'aide d'une caméra vidéo, le profil en hauteur des céréales situées en avant de la moissonneuse batteuse et de commander, en fonction de l'évaluation de l'image vidéo, les réglages de l'outil de coupe de la moissonneuse batteuse. Ces commandes connues de machines agricoles à l'aide d'une détection d'image vidéo ne fonctionnent dans la pratique assurément que dans certaines conditions. Un problème réside dans le fait que les images détectées peuvent montrer des variations presque innombrables et que, par conséquent, l'évaluation des images puisse devenir très complexe. Les parties du champ, qui sont situées en avant des machines agricoles, et devant être parcourues et observées par les appareils de prise de vues, peuvent naturellement varier presque d'une manière quelconque et ne se limitent pas à des schémas prédéterminés, ce qui rend extrêmement difficile l'évaluation des images. C'est pourquoi la présente invention a pour but d'indiquer un dispositif perfectionné pour commander ou régler de telles machines agricoles, qui évite les inconvénients de l'état de la technique et développe cette technique de façon avantageuse. De préférence, on peut obtenir une détection et une évaluation d'images pouvant être traitées d'une manière effectivement fiable dans la pratique, qui garantissent une commande fiable de la machine. Ce problème est résolu conformément à l'invention à l'aide d'un dispositif du type indiqué plus haut, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vues est dirigé sur le résultat du travail produit par la machine agricole et prépare une image du sol traité, de la semence et/ou de la récolte, et le dispositif de commande détermine le signal de commande devant être délivré, sur la base de l'image détectée et évaluée du sol, de la semence et/ou de la récolte traitée. La présente invention propose par conséquent un moyen, qui diffère dudit état de la technique, permettant de détecter à l'aide d'au moins un appareil de prise de vues non pas le champ non traité avec ses variations presque quelconques, mais le résultat du travail produit par la machine agricole et qui présente normalement seulement un nombre limité de variations, et de commander ou de régler la machine agricole sur la base de l'image soumise par conséquent à moins de variations. L'appareil de prise de vues prévu sur la machine agricole est, conformément à l'invention, dirigé sur le résultat du travail produit par la machine agricole et représente une image du sol traité, des graines et/ou du résultat de la récolte. Le dispositif de commande détermine alors le signal de commande devant être délivré pour commander et régler la machine agricole, sur la base de cette image détectée et évaluée, de façon correspondante, du sol traité, des graines et/ou du résultat de la récolte. On comprendra que le terme "graines" dans le présent contexte peut être considéré en principe au sens large et peut inclure éventuellement également des fertilisants, des pesticides et une matière similaire devant être répandue dans le champ. Le signal de commande délivré par le dispositif de commande peut être utilisé de différentes manières. En particulier, le dispositif de commande peut commander ou régler automatiquement divers paramètres de fonctionnement de la machine agricole, en fonction de l'évaluation des images. A cet effet, des actionneurs prévus sur la machine agricole pour le réglage de paramètres de fonctionnement et/ou de traitement peuvent être commandés automatiquement par le dispositif de commande avec les signaux de commande correspondant. A l'aide de l'appareil de prise de vues qui observe le résultat du travail obtenu, on peut vérifier que le résultat de travail effectivement obtenu correspond au résultat de travail désiré de la machine agricole. Si à l'aide de l'appareil de prise de vues et de l'évaluation des images on détecte des écarts, le dispositif de commande modifie, grâce à la commande des actionneurs indiqués et sur la base d'un algorithme de réglage prédéterminé, le réglage des différents paramètres de fonctionnement pour éliminer par réglage les écarts entre le résultat de travail effectivement obtenu de la machine agricole et le résultat de travail désiré. Des signaux de commande peuvent être produits par le dispositif de commande, par exemple pour la vitesse de déplacement, la vitesse de rotation, la profondeur de travail, l'inclinaison et l'angle d'attaque d'outils de travail. De manière supplémentaire ou alternative, le dispositif de commande peut, selon une variante de réalisation de l'invention, être relié à un dispositif d'affichage pour l'affichage des signaux de commande correspondants. Ceci permet déjà une commande semi-automatique de la machine agricole. Les signaux de commande sont affichés au conducteur de la machine de sorte que ce dernier puisse modifier des paramètres de traitement. En particulier, des valeurs seuil pour la vitesse de déplacement ou la vitesse de rotation, la direction de braquage et analogues peuvent être indiquées sur le dispositif d'affichage de sorte que le conducteur de la machine puisse exécuter une commande correspondante. Selon une variante de réalisation de l'invention, l'unité d'évaluation d'images et/ou le dispositif de commande peuvent être également reliés à un dispositif de mémoire pour l'enregistrement de données. Ceci permet par exemple d'établir une carte des parties traitées du champ. Par exemple, la distribution des graines délivrées sur des parties traitées du champ peut être représentée. Il est évident que la commande indiquée peut également comporter des appareils de prise de vues qui détectent uniquement des parties de champ devant être encore traitées, de sorte qu'en fonction de l'évaluation correspondante des images, les signaux de commande pour la commande et/ou la régulation de la machine agricole peuvent être préparés. En particulier avec de tels appareils de prise de vues, on peut exécuter une identification d'obstacles. L'unité d'évaluation des images peut comporter à cet effet un module d'identification d'obstacles. En outre la mesure d'objet ou la détection de données du champ est possible à l'aide de tels appareils de prise de vues. Le dispositif de commande prépare, en fonction de tailles correspondantes d'objets ou de données du champ, des signaux de commande adaptés pour la machine agricole. L'évaluation des images peut s'effectuer en principe de différentes manières. Conformément à une forme de réalisation avantageuse 35 de l'invention, l'unité d'évaluation d'images peut comporter un module d'analyse de texture, à l'aide duquel une analyse de texture de l'image fournie par l'appareil de prise de vues peut être exécutée. Par exemple le modèle d'épandage d'un épandeur peut être déterminé à l'aide d'une telle analyse de texture. Le dispositif de commande peut alors commander ou régler des paramètres de traitement de l'épandeur au moyen de signaux de commande correspondant afin de régler l'épandeur, de manière à obtenir le module de dispersion désiré. De manière supplémentaire ou alternative selon une variante de réalisation, l'unité d'évaluation des images peut posséder un module d'analyse ligne par ligne permettant d'évaluer ligne par ligne les images fournies par l'appareil de prise de vues. Le au moins un appareil de prise de vues peut être un appareil de prise de vues à enregistrement ligne par ligne. De manière supplémentaire ou alternative, au moins un appareil de prise de vues et l'unité d'évaluation des images peuvent former également un dispositif de coupe lumineuse qui établit le résultat du travail de la machine agricole, selon un procédé de coupe de lumière connu en soi. En particulier à cet effet le au moins un appareil de prise de vues peut mesurer la ligne de coupe d'un plan de lumière laser, ce qui est évalué alors par l'unité correspondante d'évaluation d'images. La présente commande peut être utilisée en principe dans différents types de machines agricoles. Dans une variante de réalisation de l'invention, la machine agricole est une faneuse servant à épandre la matière à récolter. Dans ce cas avantageusement le au moins un appareil de prise de vues est dirigé sur la matière à récolter, qui est dispersée par la faneuse. L'unité d'évaluation d'images est prévue avantageusement pour l'analyse de l'image de dispersion de la matière récoltée épandue par la faneuse. Dans une variante de réalisation de l'invention, la machine agricole peut être également une andaineuse. Dans ce cas, le au moins un appareil de prise de vues est dirigé sur l'andain produit par l'andaineuse. Le dispositif d'évaluation d'images évalue l'image de l'andain. Le dispositif de commande peut préparer des instructions de commande correspondantes pour l'andaineuse, en fonction de l'évaluation du modèle de l'andain. De manière alternative, la machine agricole est une faneuse pour former des andains de la matière à récolter, l'appareil de prise de vues étant dirigé sur l'andain produit par la faneuse. L'unité d'évaluation d'images est alors prévue pour l'identification et/ou l'analyse de l'andain formé par la faneuse. Alternativement, la machine agricole peut être également une herse rotative. Dans ce cas, le au moins un appareil de prise de vues est dirigé avantageusement sur la zone du sol traitée qui est émottée par la herse rotative pour la détection de l'émottage. La configuration d'émottage détectée est évaluée par le dispositif d'évaluation d'images de sorte que le dispositif de commande peut préparer des instructions de commande correspondantes pour la commande ou la régulation de la herse rotative afin d'obtenir l'émottage désiré. Selon une variante, la machine agricole est une charrue, l'appareil de prise de vues étant dirigé sur les sillons produits par la charrue. L'unité d'évaluation d'images est alors prévue pour analyser l'image des sillons produits par la charrue. Selon une variante de réalisation de l'invention, la machine agricole peut être également un semoir servant à épandre des graines. Avantageusement, l'appareil de prise de vues est utilisé pour le comptage des graines. L'appareil de prise de vues peut être dirigé à cet effet sur un tube d'épandage des graines, pour détecter l'épandage des graines et/ou la configuration d'épandage. En fonction de la configuration d'épandage, le dispositif de commande peut préparer des instructions de commande pour les paramètres de traitement ou de fonctionnement du semoir. Ainsi, l'appareil de prise de vues est dirigé sur la sortie des graines du semoir et l'unité d'évaluation d'images est prévue pour le comptage des graines et/ou l'analyse de l'épandage des graines produit par le semoir. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, la machine agricole peut être également un chargeur. L'appareil de prise de vues est dirigé avantageusement sur l'accumulateur de la matière récoltée du chargeur pour détecter le remplissage du chargeur ou le chargement par la matière récoltée. Le dispositif de commande peut préparer, en fonction de l'image évaluée de la charge formée par la matière à récolter ou de la charge de remplissage du chargeur, des instructions de commande pour le chargeur. Par exemple, le dispositif d'entraînement du fond de raclage peut être branché, accéléré, ralenti ou débranché. Selon une forme de réalisation alternative, la machine agricole est un chargeur et l'appareil de prise de vues est dirigé sur la charge de la matière récoltée introduite dans le chargeur. L'unité d'évaluation d'images est alors prévue pour l'analyse du remplissage du chargeur avec le chargement formé par la matière récoltée introduite dans le chargeur. Le au moins un appareil de prise de vues peut être disposé en principe dans différentes positions de la machine agricole correspondante. De façon appropriée, l'appareil de prise de vues est installé en aval des outils de travail de la machine agricole correspondante de telle sorte qu'il observe la zone seuil, dans laquelle la machine agricole teste le résultat de son travail comme cela est usuel et programmé. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 représente une vue en élévation latérale d'une charrue tractée par un tracteur comportant un appareil de prise de vues installé sur son côté arrière et servant à détecter l'image des sillons formés, ainsi qu'une unité d'évaluation d'images et un dispositif de commande pour commander et régler la charrue, conformément à une forme de réalisation préférée de l'invention; - la figure 2 représente une vue en élévation latérale d'un épandeur à disques comportant un appareil de prise de vues installé sur son côté arrière et servant à détecter l'image d'épandage de l'épandeur, conformément à une autre forme de réalisation préférée de l'invention, et - la figure 3 représente une vue planaire schématique d'une herse rotative comportant un appareil de prise de vues installé sur son côté arrière et servant à détecter la configuration limitée que laisse derrière elle la herse rotative, conformément à une autre forme de réalisation préférée de l'invention. La charrue représentée sur la figure 1 est une charrue de bascule et montée sur le côté arrière d'un tracteur 4 qui la tire. La charrue comprend plusieurs actionneurs alimentés en énergie, notamment en énergie hydraulique par le tracteur 4 et à l'aide desquels il est possible de régler, de façon connue en soi, par exemple la largeur de coupe, le sillon avant, la profondeur de coupe, etc. Par exemple, la figure 1 représente l'actionneur 5 sous la forme d'un vérin hydraulique. Comme le montre la figure 1, sur le côté arrière de la charrue 1 est monté un appareil de prise de vues 6, qui est dirigé sur les sillons produits par la charrue 1 et délivre une image des sillons. L'appareil de prise de vues 6 est relié à une unité d'évaluation d'images ainsi qu'à un dispositif de commande pour la production de signaux de commande pour la charrue 1. Dans la forme de réalisation représentée, la charrue comporte un calculateur de travaux, qui peut former l'unité dite d'évaluation d'images 7 ainsi que le dispositif de commande 8. De manière supplémentaire ou alternative, un terminal de commande et d'affichage 6 peut être également prévu sur le tracteur 4, terminal qui est également relié à l'appareil de prise de vues 6 et peut former l'unité d'évaluation d'images 7 et le dispositif de commande 8 précédemment mentionnés pour la production de signaux de commande pour la charrue 1. Dans tous les cas, l'évaluation de l'image des sillons de la charrue fournie par l'appareil de prise de vues 6 est réalisée dans le calculateur de travaux 9 et/ou dans le terminal de commande et d'affichage 10 et est converti en signaux de commande. Les signaux de commande peuvent être utilisés par une part pour la commande automatique des actionneurs 5 de la charrue 1, pour le réglage des paramètres de fonctionnement correspondants de la charrue 1. De ce fait, on peut obtenir une régulation automatique du fonctionnement de la charrue. Lorsque l'image des sillons de la charrue, détectée par l'appareil de prise de vues 6, diffère d'une image seuil des sillons qui sont formés par la charrue, la commande agit de façon correspondante pour modifier les paramètres de fonctionnement de la charrue 1. D'autre part les signaux de commande et/ou l'image des sillons formés par la charrue qui est fournie par l'appareil de prise de vues 6, peuvent être affichés sur le dispositif d'affichage du terminal de commande et d'affichage 6 sur le tracteur 4 de sorte que le conducteur de la machine puisse modifier manuellement de façon correspondante les paramètres de fonctionnement de la charrue 1. Il est évident que cette modification manuelle peut s'effectuer grâce au fait qu'une commande correspondante des actionneurs 5 s'effectue au moyen du terminal de commande et d'affichage 10. En outre on comprendra que des paramètres de fonctionnement du tracteur 4, comme par exemple la vitesse de déplacement, la vitesse de rotation, la position de la barre d'attelage, etc., peuvent être modifiés. Dans le cas de l'épandeur à disques 2 représenté sur la figure 2, l'appareil de prise de vues est également monté en aval des outils de travail 11 de manière à permettre l'observation du résultat du travail produit par l'épandeur à disques 2. Les outils de travail 11 sont les dents rotatives des disques et le résultat du travail est la matière récoltée qui est répandue en arrière de l'épandeur à disques 2. La matière de récolte répandue est détectée à l'aide de l'appareil de prise de vues. L'unité d'évaluation des images reliée à l'appareil de prise de vues 6 exécute une analyse de la configuration d'épandage de la matière à récolter épandue. Le dispositif de commande détermine alors, sur la base de l'analyse de l'image d'épandage, les instructions de commande correspondantes pour la commande ou la régulation de l'épandeur à disques. Il peut s'agir par exemple d'instructions de commande directement pour l'épandeur à disques 2 lui-même, comme par exemple pour l'inclinaison directement pour les actionneurs, qui règlent l'épandeur à disques 2 luimême, comme par exemple l'inclinaison des disques de ratissage 11, ou bien il peut s'agir d'instructions de commande pour des paramètres de fonctionnement du tracteur, comme par exemple un accroissement de la vitesse de déplacement ou un accroissement de la vitesse de rotation de l'arbre de prise directe. Il est évident qu'ici également en principe l'unité d'évaluation des images et le dispositif de commande peuvent être formés par un terminal de commande et d'affichage 10 situé sur le tracteur, ou éventuellement peuvent également comporter un calculateur de travaux installé sur l'épandeur à disques. En ce qui concerne l'axe rotatif 3 représenté sur la figure 3, l'appareil de prise de vues est disposé également sur le côté arrière, en aval des outils de travail de la herse rotative 3 de sorte qu'il observe l'émiettage produit par la herse rotative 3. Comme outils de travail 11, la herse rotative 3 comporte plusieurs disques à dents disposés en série les uns à côté des autres, ainsi qu'un cylindre en arrière de ces disques. La commande fonctionne selon cette forme de réalisation, de la même manière que dans les deux formes de réalisation précédemment décrites. L'image d'émiettage, détectée par l'appareil de prise de vues 6 est évaluée dans une unité d'évaluation d'images 7. Le dispositif de commande, qui y est relié, délivre des instructions de commande correspondantes, à l'aide desquelles les paramètres de fonctionnement de la herse rotative 3 peuvent être commandés. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour commander et/ou régler une machine agricole (1, 2, 3) pour le travail du sol, la préparation de la semence et/ou le traitement de la récolte, comportant au moins un appareil de prise de vues (6) prévu sur la machine agricole (1, 2, 3), une unité d'évaluation d'images (7) pour l'évaluation d'une image détectée par l'appareil de prise de vues (6) , ainsi qu'un dispositif de commande (8) pour la délivrance d'un signal de commande pour commander et/ou régler la machine agricole (1, 2, 3) en fonction de l'évaluation de l'image, fournie par l'unité d'évaluation d'images (7), caractérisé en ce que l'appareil de prise de vues (6) est dirigé sur le résultat du travail produit par la machine agricole (1, 2, 3) et prépare une image du sol traité, de la semence et/ou de la récolte, et le dispositif de commande (8) détermine le signal de commande devant être délivré, sur la base de l'image détectée et évaluée du sol, de la semence et/ou de la récolte traitée. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que des actionneurs (6) prévus sur la machine agricole (1, 2, 3) peuvent être commandés automatiquement par le dispositif de commande (8) et par les signaux de commande délivrés par ce dispositif, pour le réglage de paramètres de fonctionnement et/ou de paramètres de traitement de la machine agricole (1, 2, 3). 3. Dispositif selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande (8) et/ou l'appareil de prise de vues (6) sont reliés à un dispositif d'affichage (10) pour l'affichage du signal de commande et/ou de l'image détectée. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'unité d'évaluation d'images (7) et/ou le dispositif de commande (8) sont reliés à un dispositif de mémoire pour l'enregistrement de données. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'unité d'évaluation d'images (7) possède un module d'analyse de texture pour réaliser l'analyse de texture de l'image détectée par l'appareil de prise de vues (6). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vues (6) est un appareil de prise de vues d'enregistrement ligne par ligne et/ou en ce que l'unité d'évaluation d'images (7) est un module d'analyse ligne par ligne pour l'évaluation ligne par ligne de l'image détectée par l'appareil de prise de vues (6). 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'appareil de prise de vues (6) et l'unité d'évaluation d'images (7) forment un dispositif de coupe lumineuse pour mesurer et évaluer une ligne de coupe produite dans un plan d'une lumière laser. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la machine agricole est une faneuse (2) servant à épandre la matière à récolter, en ce que l'appareil de prise de vues (6) est dirigé sur la matière à récolter, dispersée par la faneuse (2) et en ce que l'unité d'évaluation d'images (7) est prévue pour l'analyse d'image d'épandage de la matière récoltée épandue par la faneuse. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la machine agricole est une faneuse pour former des andains de la matière à récolter, en ce que l'appareil de prise de vues (6) est dirigé sur l'andain produit par la faneuse et en ce que l'unité d'évaluation d'images (7) est prévue pour l'identification et/ou l'analyse de l'andain formé par la faneuse. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la machine agricole est une herse rotative (3), en ce que l'appareil de prise de vues (6) est dirigé vers le sol traité par la herse rotative (3) et en ce que l'unité d'évaluation d'images (7) est prévue pour analyser l'émottage produit par la herse rotative (3). 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la machine agricole est une charrue (1), en ce que l'appareil de prise de vues (6) est dirigé sur les sillons produits par la charrue (1) et en ce que l'unité d'évaluation d'images (7) est prévue pour analyser l'image des sillons produits par la charrue (1). 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la machine agricole est un semoir servant à épandre des graines, en ce que l'appareil de prise de vues (6) est dirigé sur la sortie des graines du semoir et en ce que l'unité d'évaluation d'images (7) est prévue pour le comptage des graines et/ou l'analyse de l'épandage des graines produit par le semoir. 13. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la machine agricole est un chargeur, en ce que l'appareil de prise de vues (6) est dirigé sur la charge de matière récoltée introduite dans le chargeur et en ce que l'unité d'évaluation d'images est prévue pour l'analyse du remplissage du chargeur avec le chargement formé par la matière récoltée introduite dans le chargeur. 14. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que le au moins un appareil de prise de vues (6) est installé en aval des outils de travail (11) de la machine agricole (1, 2, 3) et est orienté de telle sorte qu'il observe la zone seuil, dans laquelle la machine agricole coordonne le résultat de son travail, d'une manière programmée.