CONTROL DEVICE FOR A VEHICLE-MOUNTED LADDER

Abstract: The present invention relates to a process for controlling the movements of a vehicle-mounted ladder, particularly a rescue and firefighting ladder, comprising a ladder formed from a plurality of elements capable of being extended or retracted by means of an actuator and of being raised by pivoting about a substantially horizontal axis by the agency of an actuator and being oriented about a substantially vertical axis by the agency of an actuator, and an electronic microprocessor system receiving at its input the signals from a control desk equipped with manual raising/lowering, extension/retraction and orientation control members and the signals representing the effective load exerted on the ladder, the developed length and the angle of orientation and generating at its output signals serving for controlling the actuators. The method according to the invention is characterised in that it involves calculating from the signals of the sensors a first speed coefficient which is a decreasing function of the developed length of the ladder, a second coefficient which is a decreasing function of the effective load and a third coefficient which is a decreasing function of the slewing radius of the ladder, calculating a maximum raising/lowering speed value from a maximum speed value adapted to the minimum developed length and to the minimum effective load and weighted by the first and second coefficients, calculating a maximum orientation speed value from a maximum value adapted to the minimum slewing radius and to the minimum effective load and weighted by the second and third coefficients, and supplying to the actuators control signals which do not exceed the maximum values thus calculated. <IMAGE>

Description: PROCEDE DE COMMANDE D'UNE ECHELLE SUR VEHICULE. La présente invention se rapporte à un procédé de commande des mouvements d'une échelle sur véhicule notamment d'une échelle de sauvetage et de lutte contre l'incendie, comportant une échelle formée de plusieurs éléments pouvant être déployés ou reployés par un actionneur et pouvant être dressée par pivotement autour d'un axe sensiblement horizontal, par l'intermédiaire d'un actionneur et orientée, autour d'un axe sensiblement vertical, par l'intermédiaire d'un actionneur, et un système électronique à microprocesseur recevant en entrée les signaux d'un pupitre de commande muni d'organes de commande manuelle de dressage-abaissement, de déploiement-reploiement et d'orientation et les signaux représentatifs de la charge utile appliquée à l'échelle, de la longueur développée et de l'angle d'orientation et générant en sortie des signaux servant à commander lesdits actionneurs. Le brevet fran9ais 81 Oit 449 décrit un dispositif de commande pour une échelle sur véhicule du type précédent. L'opérateur dispose pour chaque commande de mouvement d'un organe de commande (levier) dont le sens et l'amplitude de déplacement correspondent respectivement au sens et à la vitesse d'exécution du mouvement. Chaque organe de commande fournit un signal électrique représentatif du sens de commande et de la vitesse du mouvement, à un microprocesseur comportant en mémoire les valeurs maximales à ne pas dépasser en fonction de divers paramètres sélectionnables et prédéterminés de mise en service de l'échelle et une loi de décélération des mouvements dans les zones terminales d'approche de la portée maximale considérée. Ce dispositif assure une variation linéaire des vitesses angulaires ou linéaires en fonction du déplacement de l'organe de commande. On limite les vitesses d' évolution de manière à éviter au personnel transporté les désagré m ents qui pourraient résulter des accélérations ou décélérations im portantes. Les vitesses m axim ales correspondent aux limites admissibles - pour la longueur développée et de la charge utile maximales. n sTen suit, pour les valeurs moindres de longueur développée et de charge utile, une relative lenteur des mouvements de dressage-abaisse m ent et de pivote m ent puisque, pour ces m ouve m ents, il correspond à la vitesse des actionneurs, une vitesse angulaire de 1' échelle. La présente invention permet une variation de la vitesse maximale angulaire du m louve ment de dressage-abaisse m ent lorsque la longueur développée et la charge utile varient, une variation de la vitesse maximale angulaire du mouvement de pivotement lorsque la portée et la charge utile varient, une variation de la vitesse de déploie m ent-reploie m ent lorsque la charge varie. L' invention per m et d' accroltre les vitesses des mouvements tout en assurant le confort des passagers éventuels et en limitant les effets dynamiques générateurs d' efforts et de défor m ation qui nuisent à la précision des m anoeuvres. L'invention permet une plus grande précision de réglage des faibles vitesses ce qui est particulièrement important pour les manoeuvres d' accostage. Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il consiste à calculer, à partir des signaux desdits capteurs, un pre mier coefficient de vitesse ¯ qui est une fonction décroissante de la longueur développée de 1' échelle, un second coefficient qui est une fonction décroissante de la charge utile et un troisié m e coefficient qui est une fonction décroissante du rayon de giration de 1' échelle, à calculer une valeur de vitesse maximale de dressage-abaisse ment partir d' une valeur de vitesse maximale adaptée à la longueur développée minimum et à la charge utile minimum et pondérée par lesdits premier et second coefficients, à calculer une valeur de vitesse maximale d' orientation à partir d' une valeur maximale adaptée au rayon de giration minimum et à la charge utile minimum et pondérée par lesdits second et troisième coefficients, et à fournir aux actionneurs des signaux de co m m ande qui n' excèdent pas les valeurs maximales ainsi calculées. Selon une caractéristique, le procédé consiste à calculer une valeur de vitesse maximale de déploiement-reploiement à partir d'une valeur de vitesse m axim ale adaptée à la charge utile minimum et pondérée par ledit second coefficient. Selon une autre caractéristique le procédé lie le déplacement de l'organe de commande à la vitesse demandée par une loi de vitesses linéaire ou non dépendant de la vitesse maximale calculée. Selon une autre caractéristique, le procédé fait varier le gain entre l'amplitude du déplacement de organe de commande et la vitesse demandée entre les faibles vitesses et les grandes vitesses. L'invention va m aintenant être décrite avec plus de détails en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une vue sché m atique d' une échelle sur véhicule indiquant les paramètres de fonctionnement ent - la figure 2 est un schéma simplifié du système de commande hydraulique - la figure 3 est un sché m a général d' ense m ble des entrées et des sorties d' un microprocesseur utilisé dans le cadre de l'invention - la figure Il représente la constitution générale du systé m e à microprocesseur servant à la com m ande des mouvements selon l'invention - la figure 5 est un organigram me simplifié des opérations effectuées par le système électronique à microprocesseur - la figure 6 représente une loi de variation du coefficient de vitesse m axim ale K a (L) en fonction de la longueur développée L ; - la figure 7 représente une loi de variation du coefficient de vitesse maximale K (M) en fonction de la charge utile M ; ; - la figure 8 représente une loi de variation du coefficient de vitesse maximale du mouvement d'orientation en fonction du rayon de giration p - la figure 9 donne une loi de variation de la vitesse du mouve ment de dressage-abaissement conformément à l'invention - la figure 10 donne une loi de variation de la vitesse du mouve m ent d1 orientation conformément à l'invention - la figure Il donne une loi de variation de la vitesse du mouvement de déploie m ent-reploie m ent confer m é m ent à l'invention - la figure 12 donne un organigramme de calcul de la vitesse demandée. L' échelle sur véhicule représentée sur la figure 1 comporte un véhicule porteur 1 sur lequel est monté l'échelle repérée 2. Le véhicule porteur I supporte une tourelle d' orientation 3 qui peut pivoter ou être orientée autour d' un axe vertical 3a. Cette tourelle porte une partie 31 articulée autour d' un axe horizontal 3b. Le support d' échelle 21 - appelé berceau - est articulé sur cette partie 3t autour d'un axe horizontal 2a. L'échelle 2 se compose de plusieurs tron9ons 22, 23, 24, 25 qui sont télescopiques et à développement simultané. A l'extrémité de l'échelle est monté un panier 26 (ou une platefor m e amovible) qui est articulé sur le tronçon supérieur 25 autour d'un axe 27. C e panier sert à transporter des personnes. La stabilité du véhicule pendant l' utilisation de l' échelle est assurée par des vérins de calage 12 montés sur des poutres-support télescopiques 11. L'orientation de la partie 31 permet de maintenir l'axe des éléments d' échelle dans un plan vertical m ê m e lorsque le véhicule est incliné. Le support d' échelle 21 en pivotant autour de 1' axe 2a permet de faire varier 1' angle de dressage de l' échelle qui est désigné par a. La vitesse du mouvement de dressage est désignée par V a. L' angle de pivote m ent de la tourelle 3 est désigné par e et la vitesse angulaire est désignée par Ver La longueur développée de l' échelle est désignée par L et la vitesse linéaire de l'extrémité de l' échelle est désignée par VL. La charge constituée par les personnes portées est dite charge utile et elle est désignée par M. Le rayon de giration (distance entre la direction de la charge et l' axe 3a) est désigné par p. La figure 2 représente le schéma simplifié du circuit hydraulique de commande des mouvements. Le circuit hydraulique commande les actionneurs 57, 58, 59 qui servent à manoeuvrer l'échelle. L' actionneur 57 est un moteur hydraulique qui actionne le treuil servant à commander le déploiement- reploiement. Les vérins 59 servent à com m ander le dressage-abaissement. Le moteur hydraulique 58 commande l' orientation de la tourelle. Une pompe à débit variable 51 alimente, à partir d'un réservoir 52, les actionneurs 57, 58, 59 par l'intermédiaire d'électrodistributeurs 53, 54, 55. L1 électrodistributeur 53 contrôle l' alim entation du moteur hydraulique 57. L' électrodistributeur 511 contrôle 1' alim entation des vérins 59 de dressage-abaisse ment. L' électrodistributeur 55 contrôle r alimentation du moteur hydraulique 58. Chacun des électrodistributeurs délivre un débit proportionnel à la tension fournie aux bobines. Un électrodistributeur 56 (mis sous tension dès qu'un électrodistributeur 53 à 55 est mis sous tension) permet d'envoyer à la pompe 52 l'information de pression maximale dans les circuits ce qui modifie la cylindrée de la pompe de façon à ce qu'elle délivre juste le débit nécessaire à 1' utilisation à la pression régnant dans le circuit d'utilisation. En 1' absence de com mande de cet électrodistributeur, le débit de la pompe est nul. Les mouvements sont commandés par l'opérateur à partir d'un pupitre de commande it représenté à la figure 3. Ce pupitre comporte deux leviers 41 et 42 de commande manuelle des mouvements. Le sens et l'amplitude du déplacement C a du levier 41 correspondent respectivement au sens de dressage-abaissement et à sa vitesse angulaire Va Le sens et l'amplitude du déplacement C# du levier iti correspondent respectivement au sens d'orientation (droite ou gauche) et à sa vitesse linéaire V0 Le sens et l'amplitude CL du déplacement du levier 42 correspondent respectivement au sens du mouvement de déploiement-repliement et à sa vitesse linéaire VL Les signaux de commande venant du pupitre de com mande it sont envoyés à un système électronique à microprocesseur représenté par les figures 3 et 11. Ce système électronique reçoit par ailleurs les signaux représentatifs de la charge utile de la longueur développée et de 1' angle d' orientation. Pour la charge utile, le signal peut être fourni par un capteur de m esure de la charge ou par un système de sélection de charge utile permettant à l' opérateur de choisir à partir du pupitre it entre plusieurs valeurs discrètes de la charge utile. Ainsi à titre indicatif en appuyant sur les boutons 113, 44, 45 qui correspondent à la présence d' un, deux, trois hommes dans le panier, l'opérateur détermine la charge utile. Les commandes des divers mouvements sont assurées par rintermédiaire d' un microprocesseur M P U et peuvent r être selon des dispositions particulières ayant fait l'objet de la demande de brevet français N 81 011 449 du 5 mars 1981. En bref, les informations de position délivrées par différents capteurs sont lues périodiquement par le microprocesseur et mises en mémoire. Le microprocesseur traite ces données et compare 1' état de l'échelle à des limites d'utilisation stockées en mémoire permanente. Les ordres de commande des mouvements donnés par l' opérateur sous forme de signaux électriques représentatifs du sens et de la vitesse de commande sont envoyés au microprocesseur ; ils sont validés ou m odifiés selon le résultat de la co m paraison de l' état de l' échelle aux limites d'utilisation précitées puis transmis aux organes de commande des actionneurs, en faisant notamment intervenir une décélération progressive des m ouve m ents avant l' arrêt total. Le système électronique à microprocesseur illustré par la figure 4 comprend - un microprocesseur (MPU) 61 qui coordonne toutes les fonctions du système et possède une mémoire de travail interne. - deux mémoires programmables (REPROM) 62 et 63. La totalité du programme permettant la commande et le contrôle du fonctionnement de 1' échelle est enregistré dans ces mémoire. - une mémoire de travail externe (RAM) 64. C'est dans cette mémoire que sont stockés les paramètres extérieurs et les résultats de calcul. - des interfaces 65 et 66 d' adaptation des entrées et sorties à codage d' adresse (PIA et PIA 2). Ces composants sont reliés par des BUS usuels - BUS des DONNES (ensemble de fils véhiculant les informations d' entrées sorties ou mémoire). - BUS des ADRESSES (ensemble de fils comportant le codage des emplacements ou destinations des informations véhiculées par le BUS des DONNEES). - BUS de C O M M A N D E (ense m ble de fils par lesquels cheminent les signaux de commande auxiliaires validant les adresses et transfert des données). Les ordres de commande des trois mouvements de l'échelle sont de type analogique et appliqués sous forme de tensions électriques aux bornes d'entrée E1 à E3 d'un multiplexeur 71. Le signal appliqué à l'entrée E1 est contrôlé par le levier 41 de commande de dressage-abaissement. Le signal appliqué à l'entrée E2 est contrôlé par le levier 41 de com mande d' orientation. Le signal appliqué à l' entrée E3 est contrôlé par le levier 42 de commande de déploiement-reploiement. D'autres entrées analogiques sont prises en compte parmi lesquelles : une entrée Eq couplée à un coder angulaire ou à un capteur potentiométrique de mesure de l' angle dt orientation a de 1' échelle ; une entrée E5 couplée à un capteur angulaire de mesure de l' angle d' orientation 8 ; une entrée E6 couplée à un capteur de mesure de la longueur développée L ; une entrée E7 couplée à l'organe de sélection de charge utile M QU au capteur de m esure de charge utile M. M. Le m ultiplexeur 71 est suivi d'un convertisseur analogique-numérique 72 relié à l'interface d'adaptation des entrées PIA I (référencé 65). L'interface d' adaptation PIA 2 (référencée 66) coopère avec un circuit de commande des entrées 73 et avec un convertisseur numérique-analogique 74 à sortie analogique S1 r un convertisseur numérique-analogique 75 à sortie analogique S2, un convertisseur numérique-analogique 76 à sortie analogique S3- La sortie St est couplée à 1' électrodistributeur 54 commandant le dressage-abaisse m ent. La sortie S2 est couplée à 1' électrodistributeur 53 commandant le déploiement-reploiement. La sortie S3 est couplée à l'électrodistributeur 55 commandant l'orientation. Un décodeur 67 sert de démultiplexeur pour le circuit de commande des entrées 73 et pour les convertisseurs numérique-analogique 74 à 76. La figure 5 représente l' organigram m e général simplifié des opérations effectuées par le système électronique à microprocesseur - initialisation des -m é m oires, - lecture des entrées et stockage en mémoire de travail, - calculs notamment de la longueur développée. Le programme comporte le contrôle successif des différents mouvements. Le principe de contrôle est le même pour tous les mouvements. Les mouvements d'abaissement, déploiement, dressage sont contrôlés de la façon suivante : le m ouve m ent est-il demandé par l' opérateur (entrées E1 à E3) ? Si NON il y a maintien ou mise en position d'arrêt de ce mouvement. Si OUI poursuite du programme; Dans le procédé selon l' invention, la vitesse maximale du mouvement de dressage ou abaisse m ent est variable en fonction de la longueur développée ou de la charge utile et la vitesse du mouvement d' orientation est variable en fonction du rayon de giration et de la charge utile. D e plus la vitesse maximum du mouvement de déploiement-reploie ent est variable en fonction de la charge utile. La vitesse maximale V a max (L, M) de l'actionneur 59 du mouvement de dressage-abaisse m ent pour une longueur développée L et une m asse M peut être écrite sous la forme Va max (L,M) = V a max. (L mini, O) x K a (L) x K (M), où Va m ax (L mini, O) représente la vitesse m axim ale de référence de l' actionneur 59 pour une longueur développée L minimum et une charge utile M nulle et où K a (L) est un premier coefficient de vitesse m axim ale donné par la figure 6 en fonction de la longueur développée L et où K (M) est un second coefficient de vitesse maximale donné par la figure 7 en fonction de la charge utile M. Le premier coefficient de vitesse est une fonction décroissante de la longueur développée L. Le second coefficient de vitesse est une fonction décroissante de la charge utile M. De même la vitesse maximale V0 max de l'actionneur 58 du mouvement d'orientation peut être écrite sous la forme V6 max (P, M) = Ve max (p mini, Q) x K6 (p) x K (M) où ve max (p mini, O) représente la vitesse maximale de référence de 1' actionneur 58 pour un rayon de giration p minimum et une charge utile nulle et où Kg (P) est un troisième coefficient de vitesse maximale donné par la figure 8 et où K (M) est le second coefficient donné par la figure 7. Le troisiè m e coefficient de vitesse est une fonction décroissante du rayon de giration de l'échelle. Le rayon de giration p est calculé à partir de la longueur développée L et de l' angle de dressage a. La vitesse maximale VL maxi de 1'actionneur 57 de déploie m ent-reploieme peut etre écrite sous la forme VL maxi (M) = VL max (O) x K (M) où VL max (0) représente la vitesse maximale de référence de l'actionneur 57 pour une charge utile nulle et où K (M) est le second coefficient de vitesse donné par la figure 7. Le déplacement du levier de commande est lié à la vitesse demandée (le signal de com mande de 1' actionneur correspondant est proportionnel à cette vitesse) par tme loi de vitesse linéaire ou non dépendant de la vitesse calculée. La figure 9 montre la loi de variation de la vitesse V a de l' actionneur 59 du mouvement de dressageabaisse ment en fonction de l' a m plitude C a du levier 41 de commande pour les valeurs extrêmes de longueur développée L et de charge utile M dans le cas de 1' échelle précédente. On voit que pour un déplacement C a max la vitesse maximum qui correspond dépend de la charge M et de la longueur développée L. Pour un déplacement compris entre Ca O et c max la vitesse se situe sur la courbe 81, la courbe 82 ou une courbe intermédiaire telle que 83 suivant la charge M et la longueur développée L. La courbe 81 représente Va demandée pondérée lorsque la longueur développée est minimale et la charge utile est minimale. La courbe 82 représente Va demandée pondérée lorsque la longueur développée L est maximale et la charge utile est maximale. La courbe 83 représente V a demandée pondérée pour des valeurs intermédiaires de longueur développée et de charge utile. Le gain entre l'amplitude du déplacement C du levier de commande 41 et la vitesse de m louve m ent due m andée est variable entre les faibles vitesses et les grandes vitesses de m anière que la précision de réglage des faibles vitesses soit m eilleure que celle des fortes vitesses. Pour augmenter la précision du réglage des faibles vitesses Va la loi de vitesse peut être à titre d1 exemple de la forme: V = ACa 2 + B où A et B sont des coefficients déterminés de telle sorte que va = O pour Ca = Ca O et Va = Va max (L, M) pour Ca = Ca max d' où EMI11.1 EMI12.1 avec Va max (L, M) = Va max (L mini, O) x Ka (L) x K (M) Les lois de vitesses représentées par les courbes 81 ou 82 sont de la forme AC2 + B. Le réglage de la vitesse entre la vitesse minim ale et la vitesse m axim ale est effectuée par utilisation de toute la course utile du levier de com mande correspondant. De façon analogue, la figure 10 montre la loi de variation de la vitesse de de actionneur 58 du mouvement d'orientation en fonction de l'amplitude C0 du mouvement du levier 41 de commande pour les valeurs extrêmes de longueur développée L et de charge M dans le cas de l'échelle précédente prise à titre d'exemple. En ce qui concerne le gain et la course du levier 41, les caractéristiques notées à propos de la figure 9 s'appliquent. La figure 21 montre la loi de variation de la vitesse VL de l' actionneur 57 du mouvement de déploiem enteploiem ent en fonction de l'amplitude CL du mouvement du levier 42 de commande pour les valeurs extrêmes de charge utile dans le cas de l'échelle précédente. En ce qui concerne le gain et la course du levier 42, les caraetéristiques notées à propos de la figure 9 s' appliquent. En se rapportant à la figure 5, 1' organigrain me assure le calcul des coefficients de pondération et le calcul des vitesses dem andées pondérées. La figure 12 est un détail de l' organigra m m e donnant le calcul de la vitesse demandée en fonction de 1' arn plitude C du déplace m ent de l' organe de commande, de la charge utile M, de la longueur développée L ou du rayon de giration p. n est bien entendu que 1! on peut sans sortir du cadre de l' invention imaginer des Variantes et des perfectionnments de détails et de même envisager l'emploi de moyens équivalents.

Claims: 1. A method for controlling the movements of a ladder (2) mounted on a vehicle (1), comprising a ladder (2) formed by a plurality of members which can be extended or retracted by a first actuator (57) and can be raised or lowered by pivoting about a substantially horizontal axis (2a) by a second actuator (59) and oriented about a substantially vertical axis (3a) by a third actuator (58), and an electronic microprocessor system receiving as input signals from a control panel (4) provided with manual control members whose direction and amplitude (C) of displacement correspond respectively to the direction and speed (V) of movement for the raising-lowering, extension-retraction and orientation of the ladder and, by means of sensors, signals representing the working load (M) applied to the ladder, the extended length (L), the angle of erection (α) and the angle of orientation (ϑ) and generating as output signals designed to control these actuators, characterized in that the electronic system calculates: from the signals from the sensors, a first speed coefficient K α (L) which is a decreasing function of the extended length, a second speed coefficient K (M) which is a decreasing function of the working load and a third speed coefficient K ϑ (ρ) which is a decreasing function of the radius of gyration of the ladder, the radius of gyration being a function of the extended length (L) and the erection angle (α); a maximum raising-lowering speed value (V α max (L, M) from a first maximum speed value predetermined as a function of the minimum extended length and minimum working load and weighted by the first and second coefficients (K α (L), K (M)); a maximum orientation speed value (V ϑ max (ρ, M) from a second maximum speed value predetermined as a function of the minimum radius of gyration and the minimum working load and weighted by the said second (K (M)) and third (K ϑ (ρ)) coefficients finally, control speeds for the actuators from these coefficients and maximum speeds so that these control speeds do not exceed the maximum speeds calculated in this way. 2. A control method as claimed in claim 1, characterized in that it consists in calculating a maximum extension-retraction speed value (V L max (M) ) from a third maximum speed value predetermined as a function of the minimum working load and weighted by the second coefficient. 3. A control method as claimed in any one of the preceding claims, characterized in that the amplitude of the displacement (C α , C ϑ , C L ) of the control member (41) is linked to the control speeds by a speed law whose parameters are a function of the maximum speeds calculated. 4. A control method as claimed in claim 3, characterized in that the speed law is such that the gain between the amplitude of the displacement (C α , C ϑ , C L ) of the control member (41) and the corresponding control speed (V α , V ϑ , V L ) varies between low speeds and high speeds and in that the low speeds can be adjusted with greater accuracy than the high speeds.

Inventors: ARTAUD, CLAUDE, VINCENT, MICHEL
Applicants: CAMIVA
Application year: 1986
Main classification: G05B19
IPC codes: G05B19, E06C5