Brevet FR2968757A1 — publié le 20120615

L'invention concerne un procédé de détermination du volume de liquide de traitement contenu dans la cuve d'un engin mobile, par exemple un pulvérisateur agricole. Lors de l'utilisation d'un tel engin, il importe de connaître à tout instant le volume de 5 liquide dans la cuve de l'engin, depuis le remplissage jusqu'au rinçage final, et la quantité de produit liquide utilisé. A cet effet, les cuves de pulvérisateurs doivent indiquer le niveau maximal de remplissage, qui ne doit pas dépasser 95 % du volume total de la cuve, et être équipées d'un système d'indication du niveau du liquide dans la cuve. 10 Pour satisfaire à ces impératifs, certains pulvérisateurs sont équipés d'un niveau à bille situé dans un tube extérieur à la cuve, ou d'un flotteur dont la tige sort de la cuve. Les mesures sont alors incertaines et rapidement illisibles en raison de l'encrassement dû aux bouillies contenues dans la cuve. D'autres pulvérisateurs sont équipés d'une sonde de pression installée en fond de cuve et reliée à un afficheur. La 15 mesure est alors fiable, mais le colmatage de la sonde de pression par les bouillies rend le système rapidement inopérant. Par ailleurs, le problème de la fluctuation du niveau engendrée par les mouvements de la cuve lors des déplacements n'est pas résolu. Un but de l'invention est de proposer un procédé de détermination du volume de 20 liquide de traitement contenu dans la cuve d'un engin mobile, tel qu'un pulvérisateur agricole, prenant en compte les différents états de fonctionnement de l'engin mobile, respectivement : remplissage/vidange, trajet sans traitement, réglage à l'arrêt, et traitement par l'engin. Un autre but de l'invention est de proposer un procédé de détermination du volume 25 de liquide de traitement contenu dans la cuve d'un engin mobile, assurant la détection de fuite. L'invention a pour objet un procédé de détermination du volume de liquide de traitement contenu dans la cuve d'un engin mobile caractérisé par les étapes de : a) mesurer la vitesse de déplacement de l'engin, 30 b) mesurer le débit de sortie du liquide de la cuve, c) à partir des résultats de mesure, définir quatre états de fonctionnement de l'engin : - vitesse nulle et débit nul : remplissage/vidange, - vitesse non nulle et débit nul : trajet, - vitesse nulle et débit non nul : réglage à l'arrêt, - vitesse non nulle et débit non nul : traitement, d) mesurer le niveau du liquide dans la cuve au moyen d'un capteur, e) appliquer à la mesure du niveau des fonctions de calcul pour obtenir une valeur moyenne, f) déduire de la valeur moyenne du niveau, la valeur du volume. De manière avantageuse, les fonctions de calcul sont : a) une fonction de détection de remplissage/vidange, b) une fonction d'élimination des valeurs aberrantes, c) une fonction de détection de fuites, d) une fonction de calcul de la valeur médiane d'un intervalle. Avantageusement, ledit procédé s'applique à l'état de remplissage/vidange de l'engin, avec mise en oeuvre des fonctions a) et d). De préférence, ledit procédé est appliqué à l'état de trajet de l'engin sans traitement, avec mise en oeuvre des fonctions b), c), et d). De manière avantageuse, ledit procédé est appliqué à l'état de réglage à l'arrêt, et à l'état de traitement par l'engin, avec mise en oeuvre des fonctions b), c), et d). Avantageusement, la mesure du niveau de liquide dans la cuve est effectuée au moyen d'un capteur à ultrasons. En variante, la mesure du niveau de liquide dans la cuve est effectuée au moyen d'un distance-mètre à tige magnétostrictif. De manière avantageuse, le capteur est monté sur une plateforme et articulé sur une forme sphérique femelle sur une embase. De préférence, le capteur est orientable au moyen de vis fixant la plateforme à l'embase. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description suivante faite avec référence aux dessins annexés dans lesquels : - La fig. 1 est une vue schématique d'un exemple de réalisation d'un montage de capteur de niveau pour cuve d'un engin agricole mobile ; - La fig. 2 est un schéma représentatif de l'enregistrement du volume de liquide dans la cuve d'un pulvérisateur en cours de pulvérisation, faisant apparaître le résultat de la fonction d'élimination des valeurs aberrantes conformément à l'invention ; - La fig. 3 est un diagramme représentatif du volume de liquide contenu dans la cuve d'un pulvérisateur en cours de traitement, pour diverses phases de fonctionnement, respectivement sans et avec application du procédé de détermination selon l'invention. Dans l'exemple illustratif et non limitatif d'un engin agricole mobile de pulvérisation 15 d'une bouillie, le procédé de détermination du volume de liquide contenu dans la cuve, selon l'invention, met en jeu un capteur de niveau et un débitmètre. Selon un premier mode de réalisation, le capteur de niveau est un capteur à ultrasons, avec ou sans traversée de la paroi de cuve, monté soit au sommet soit au fond de la cuve. Selon un deuxième mode de réalisation, le capteur est un distance-mètre à tige 20 magnétostrictif par exemple. Après un étalonnage, le signal fourni par ce capteur permet d'avoir une information relative à la hauteur de liquide dans la cuve. Les cuves ayant une forme complexe, et la mesure devant être effectuée même lorsque la cuve est pratiquement vide, le capteur est monté sur un support orientable tel que celui de la fig.l. 25 Dans l'exemple de réalisation de la fig. 1, le capteur est disposé à la partie supérieure de la cuve 1, sur un trou circulaire permettant l'encliquetage de l'embase 2 du support du capteur 3. Le support du capteur 3 est constitué de l'embase 2, et d'une plateforme 4. Le capteur 3 est articulé sur une forme sphérique femelle sur la plateforme 4 et femelle sur l'embase 2. 30 Le capteur 3 est fixé sur la plateforme 4 de façon rigide, avec son cône de mesure 6 dirigé vers le fond de la cuve. L'angle d'ouverture du cône de mesure 6 est d'environ 15°. La plateforme 4 est fixée à l'embase 2 au moyen de vis 7, de préférence au nombre de 3 ou 4 pour assurer une orientation adéquate du cône de mesure 6. Cette orientation est réglée par vissage plus ou moins profond des différentes vis 7 dans l'embase 2. L'encliquetage de l'embase 2 dans le trou de la cuve 1 est assuré par des pattes 8 élastiquement déformables, et la tenue de la liaison mécanique entre les pattes 8 et la cuve 1 est assurée par un joint torique 9 élastique. Pour établir la relation entre la hauteur du niveau de liquide dans la cuve et le volume correspondant du liquide, un étalonnage est réalisé avec une cuve stable. La cuve, vide au départ, est remplie par l'intermédiaire d'un débitmètre. Pendant le remplissage, le capteur de niveau 3 et le débitmètre fournissent leurs informations respectives à un système embarqué de mesure qui établit la corrélation entre hauteur du niveau et volume de liquide dans la cuve. La mesure du niveau est correctement réalisée à l'arrêt, avec une cuve stable, mais lorsque la cuve est tractée, un problème technique se pose car le niveau du liquide dans la cuve n'est plus stable. En effet, la mesure est soumise aux variations de terrain et aux ondulations du liquide à l'intérieur de la cuve. Bien que le signal de niveau donné par le capteur soit soumis à une intégration, l'information relative au niveau est fluctuante, et l'information relative au volume de liquide dans la cuve peut varier en quelques secondes d'environ 20 % du volume total de la cuve. De tels écarts sont constatés par exemple sur terrain accidenté ou en cas d'inversion du sens de parcours d'un terrain en pente. Les variations du signal de sortie du capteur de niveau sont dues aussi aux vibrations du pulvérisateur, à la vitesse d'avancement du tracteur, ou aux remous de la bouillie en cours de pulvérisation, dans les cuves équipées d'un système de brassage. Le capteur de niveau délivre un signal de sortie, converti par le système embarqué de mesure, en une valeur N du volume de liquide dans la cuve. Le débitmètre délivre un signal de sortie, correspondant au débit de sortie du liquide, et converti par le système embarqué de mesure en une valeur V du volume de liquide dans la cuve. Cette valeur V est obtenue par différence entre la valeur No du volume initial de liquide dans la cuve et la somme des volumes de liquide sorti mesurés au moyen du débitmètre. Pour donner une indication fiable du volume de liquide dans la cuve de l'engin agricole mobile, l'invention prévoit d'élaborer quatre fonctions de calcul à mettre en oeuvre en fonction des états de fonctionnement de l'engin. Ces états de fonctionnement sont au nombre de quatre, définis à partir de la vitesse de déplacement de l'engin (vitesse nulle ou non nulle) et du débit de sortie du liquide (débit nul ou non nul). Les quatre états sont les suivants : a) Remplissage/vidange : vitesse nulle et débit nul. L'engin est à l'arrêt et ne procède pas à un traitement. Il paraît suffisant de considérer que le niveau mesuré par le capteur correspond au volume de liquide présent dans la cuve. Le système de mesure transmet les informations reçues du capteur après un filtrage par intégration. A la fin du remplissage, après stabilisation de la surface du liquide dans la cuve, la dernière information reçue du capteur permet de calculer et de conserver en mémoire la valeur de départ No du volume initial de liquide. b) Trajet : vitesse non nulle et débit nul. L'engin effectue un trajet sans procéder à un traitement. Le volume présent dans la cuve ne doit théoriquement pas changer. Cependant, pour détecter une éventuelle fuite, la mesure du niveau est effectuée par le capteur, et le système de mesure calcule la valeur moyenne des volumes dans la cuve, et compare cette valeur moyenne m [Nn] à la valeur No du volume initial de liquide dans la cuve. Si la différence (No - m [Nn]) est supérieure à un seuil prédéterminé, l'existence d'une fuite est constatée. c) Réglage : vitesse nulle et débit non nul. L'engin procède, à l'arrêt, à une pulvérisation de liquide à des fins de réglages. L'information en provenance du débitmètre est convertie par le système de mesure en volume de liquide sorti de la cuve. La différence entre le volume initial No et le 30 volume sorti donne le volume V présent dans la cuve. d) Traitement : vitesse non nulle et débit non nul. L'engin procède à un traitement en déplacement. L'information en provenance du débitmètre est utilisée comme dans l'état c). Le volume V présent dans la cuve est égal au volume initial No moins la somme des 5 volumes sortis mesurés à l'aide du débitmètre. Le système de détection de fuite mentionné à l'état b) est conservé mais la valeur moyenne du volume dans la cuve, mesurée à partir du capteur m [Nn], est comparée à la valeur moyenne du volume mesurée à partir du débitmètre m [Vn]. Si la différence (m [Vn] - m [Nn] ) est supérieure à une valeur de seuil prédéterminée, 10 alors une fuite est constatée. Les fonctions de calcul à mettre en oeuvre dans le cadre de l'invention sont les suivantes : 1- Fonction de détection de remplissage/vidange. La fonction de détection de remplissage/vidange est basée sur une régression 15 linéaire. Elle calcule les coefficients directeurs des droites de régression obtenues à partir de quelques valeurs de niveau de liquide dans la cuve, en valeur absolue pour détecter aussi bien la fin de remplissage que la fin de vidange. Si ces valeurs sont globalement invariantes et toutes situées au dessus d'un certain seuil, l'information donnée par le capteur est considérée comme vraie. 20 2- Fonction d'élimination des valeurs aberrantes. La fonction d'élimination des valeurs aberrantes traite les valeurs du volume de liquide dans la cuve déterminées à l'aide du capteur, comprises dans un intervalle de capture situé autour d'une valeur calculée, par une régression linéaire sur plusieurs points précédents. 25 L'application de cette fonction est illustrée fig. 2. 3- Fonction de détection de fuite. Cette fonction consiste à comparer la valeur moyenne du volume de liquide dans la cuve m[Nn] mesurée à partir des indications du capteur, à une autre valeur, et si l'écart est supérieur à un seuil, à constater une fuite. L'autre valeur est soit la valeur No du volume initial de liquide dans la cuve (cas du trajet), soit la valeur moyenne m[Vn] du volume, mesurée à partir des indications du débitmètre. La présence d'une fuite est affichée dès que la fuite est détectée et jusqu'à ce que l'engin s'arrête. 4- Fonction de calcul de la valeur médiane d'un intervalle. Dans le cas où une fuite a été constatée, cette fonction permet d'afficher la valeur médiane du volume de liquide dans la cuve, calculée sur un intervalle déterminé, à partir des informations du capteur de niveau. Ce filtrage médian entraîne moins de retard qu'un calcul de valeur moyenne et il permet de ne pas tenir compte des sauts de valeur. Ces quatre fonctions étant définies, la détermination du volume de liquide dans la cuve, à partir des signaux du capteur et du débitmètre, comprend les étapes suivantes pour chacun des quatre états de fonctionnement de l'engin : - Etat 1 : Remplissage/vidange - Arrêt - Détection de remplissage ou vidange - Mesure directe de niveau par capteur avec : > Filtrage médian > Détection fin de remplissage/vidange (coefficients directeurs des droites de régression = 0) > Enregistrement de valeur No en fin de remplissage. - Etat 2 : Trajet - Enregistrement de valeur No - Mesure directe de niveau par capteur avec : > Elimination de valeurs aberrantes > Filtrage médian m[Nn] - Détection de fuite > Comparaison (No et m[Nn]) > seuil - Etats 3 et 4 : Réglage et traitement - Enregistrement de valeur No - Mesure directe de niveau par capteur avec : > Elimination de valeurs aberrantes > Filtrage médian m[Nn] - Mesure de [Vn = No - somme (débits) ] par le débitmètre > Valeur moyenne m[Vn] - Détection de fuite > Comparaison (m[Vn] et m[Nn]) > seuil La fig. 3 montre les résultats obtenus sur un enregistrement regroupant différentes phases de fonctionnement d'un engin agricole mobile de pulvérisation de liquide. Les résultats obtenus ont été comparés, à chaque étape, à la valeur du volume de liquide mesurée sur une surface plane et après stabilisation du niveau de liquide. Les écarts constatés sont inférieurs à 1,5 % du volume total de la cuve. Dans l'exemple de réalisation décrit, un débitmètre a été mentionné pour mesurer le volume de liquide sorti de la cuve. L'invention couvre aussi le cas de plusieurs débitmètres ou volumètres. REVENDICATIONS1- Procédé de détermination du volume de liquide de traitement contenu dans la cuve d'un engin mobile caractérisé par les étapes de : a) mesurer la vitesse de déplacement de l'engin, b) mesurer le débit de sortie du liquide de la cuve, c) à partir des résultats de mesure, définir quatre états de fonctionnement de l'engin : - vitesse nulle et débit nul : remplissage/vidange, - vitesse non nulle et débit nul : trajet, - vitesse nulle et débit non nul : réglage à l'arrêt, - vitesse non nulle et débit non nul : traitement, g) mesurer le niveau du liquide dans la cuve au moyen d'un capteur, h) appliquer à la mesure du niveau des fonctions de calcul pour obtenir une valeur moyenne, f) déduire de la valeur moyenne du niveau, la valeur du volume. 2- Procédé selon la revendication 1 dans lequel les fonctions de calcul sont : a) une fonction de détection de remplissage/vidange, b) une fonction d'élimination des valeurs aberrantes, c) une fonction de détection de fuites, d) une fonction de calcul de la valeur médiane d'un intervalle. 3- Procédé selon la revendication 2 appliqué à l'état de remplissage/vidange de l'engin, dans lequel sont mises en oeuvre les fonctions a) et d). 4- Procédé selon la revendication 2 appliqué à l'état de trajet de l'engin, dans lequel sont mises en oeuvre les fonctions b), c) et d). 5- Procédé selon la revendication 2 appliqué à l'état de réglage à l'arrêt de l'engin, dans lequel sont mises en oeuvre les fonctions b), c) et d). 6- Procédé selon la revendication 2 appliqué à l'état de traitement par l'engin, dans lequel sont mises en oeuvre les fonctions b), c) et d). 7- Procédé selon la revendication 1 dans lequel la mesure du niveau de liquide dans la cuve est effectuée au moyen d'un capteur à ultrasons. 8- Procédé selon la revendication 1 dans lequel la mesure du niveau de liquide dans la cuve est effectuée au moyen d'un distance-mètre à tige magnétostrictif. 9- Procédé selon la revendication 7 ou 8 dans lequel le capteur (3) est monté sur une plateforme (4) et articulé sur une forme sphérique femelle sur une embase (2). 10- Procédé selon la revendication 9 dans lequel le capteur (3) est orientable au 10 moyen de vis (7) fixant la plateforme (4) à l'embase (2).