CN110352697A - 用于控制收割割台的操作参数的***以及农业收割机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制收割割台的操作参数的***以及农业收割机。一种用于控制农业收割机(10)的收割割台(18)的操作参数的***包括：第一感测装置，用于以非接触方式感测收割割台(18)前方的田地的属性；第二感测装置，用于提供适于推导收割割台(18)的可调节的工作参数的值的信号；致动器(58、68、98、102、70)，用于调节工作参数；以及控制单元(46)，用于基于来自第一感测装置的信号和来自第二感测装置的信号来确定用于致动器(58、68、98、102、70)的控制信号。第二感测装置被布置成以非接触方式检测参考点的位置，该位置指示工作参数，并且第一感测装置和第二感测装置被相对固定。

Description

用于控制收割割台的操作参数的***以及农业收割机

技术领域

本发明总体上涉及农业收割机。更具体地，本发明涉及控制收割机的割台的工作参数。

背景技术

农业收割机被设计用于收割作物。它们具有被设计用于从地面切割或收集作物的割台，随后将作物在收割机的主体中进行处理，或者将作物直接沉积在地面上。在联合收割机的情况下，收割机将作物脱粒，将谷粒与谷粒以外的物质(MOG)分离，清洁谷粒，并将谷粒储藏在谷粒罐中。最终，它们将谷粒罐中的谷粒转移到诸如谷粒推车或谷粒货车的随行车辆。在草料收割机的情况下，切割作物，将其加速并吹入运输车辆的容器中，并且在割晒机的情况下，切割作物并将其成片地沉积在田地上。

虽然收割机的众多功能(如同，在草料收割机中的切割长度确定和内核处理器调节或者在联合收割机中的脱粒和清洁装置调节)在过去已自动化，但是割台功能的自动化仍在开发中。实际上，收割机的操作者因此需要把注意力集中在收割机前方的田地并手动调节割台的多个工作参数，这是一项繁琐的任务。

用于收割如同小麦或大麦一样的小谷物的联合收割机的典型割台是所谓的平台，该平台包括刀杆、拨禾轮和横向输送机。刀杆从留在地下的根部切割作物的茎，并且可以是螺旋输运器或带式输送机的横向输送机横向地将作物供给到进料室，进料室在其端部将作物供给到联合收割机的内部中，以便进行脱粒和进一步处理。拨禾轮位于刀杆上方并进行旋转，用指状物接合作物，以将作物向后供给，使得它可被刀杆切割。切割后的作物在至少一个拨禾轮指状物传送到后部，随后收割作物，直到它被横向输送机接合。这种平台割台也可以用在草料收割机上用于提供整个谷物的青贮饲料，并且用在割晒机上。

已提出了平台的工作参数的多种自动化，这些工作参数在过去必须由收割机操作者手动进行控制。例如，可基于传感器按地面轮廓或作物轮廓跟随方式自动地控制割台在地面上方的位置，进而控制切割高度(US 6,615,570 B2,DE 44 11 646 A1)。待控制的联合收割机的切割平台的另一工作参数是拨禾轮位置。提出了用超声波传感器(GB 2 173 309A)或者用相机(EP 2 681 984 A1)或者用组合的RADAR和LIDAR传感器(EP 2 517 549 A1)感测作物顶部的位置并相应地调节竖直拨禾轮位置(并且在EP 2 517 549 A1中，还有拨禾轮速度和水平位置)。

之前段落中提到的自动化可被归类为开环***，其中，割台的工作参数的标称值是由第一传感器确定的，并且控制单元确定适于影响工作参数的致动器的标称参数并且向致动器发送控制信号。基于标称参数与来自第二传感器的反馈值之间的差值来确定控制信号，第二传感器直接或间接地提供实际工作参数的信号。以使标称参数与反馈值之间的差值最小化的方式确定控制信号。这种***(参见US 6,615,570 B2)需要在割台上具有反馈传感器，例如，以检测割台在地面上方的高度或拨禾轮相对于割台的位置，和/或需要在收割机上具有反馈传感器，以便检测收割机的保持割台的部件(在联合收割机的情况下，该部件是进料室)相对于收割机的位置。

为了提供适当的自动化功能，控制单元需要知道第二传感器的信号与工作参数之间的关系。如果工作参数例如是割台在地面上方的高度并且第二检测器检测进料室相对于收割机的角度，则控制单元需要知道进料室的枢转支撑件与割台之间的距离以及枢转支撑件在地面上方的高度。这个简单的示例已经露出了许多可能的错误，如同轮胎尺寸的变化或更长进料室的安装。在确定可纵向移位地安装在拨禾轮臂上的拨禾轮的位置的情况下，这变得更成问题，拨禾轮臂相对于割台围绕水平轴枢转。为了正确地确定水平和竖直拨禾轮位置，因此，需要考虑至少三个传感器值，加上割台和收割机的众多机械测量值，从而造成相当多的可能误差源。

另一种自动控制割台功能的方法是使用图像处理***和通常安装在收割机上的相机来查找和解决作物供给问题和拥堵(EP 2 143 316 A1、DE 10 2016 202 628 A1)。这种自动化可被归类为闭环***，因为传感器(相机)查看割台的工作结果，并且控制单元发送到执行器的控制信号仅仅是基于工作结果。然而，这带来以下缺点：不能先验地避免如同拨禾轮携带秸秆的可能问题，而是仅仅在它们出现时才被纠正。

最后，DE 10 2014 209 371 A1描述了一种用于具有吊杆的农业机械的控制装置。飞行时间相机检测吊杆上反射标记的位置，并且在所期望高度处控制吊杆在作物罩上方或地面上方的移动，其高度由同一摄相机检测。对割台的应用并不明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种避免或至少减少了所提到的问题的开环自动割台控制***。

当结合附图阅读对本公开的描述时，本公开的其他目的将是显而易见的。本文中提供的附图仅仅是例示性的，并不旨在限制本公开的范围和界限。

一种用于控制农业收割机的收割割台的操作参数的***包括：第一感测装置，用于以非接触方式感测所述收割割台前方的田地的属性；第二感测装置，用于提供适于推导所述收割割台的可调节的工作参数的值的信号；致动器，该致动器适于调节所述工作参数；以及控制单元，用于基于来自所述第一感测装置的信号和来自所述第二感测装置的信号来确定用于所述致动器的控制信号。所述第二感测装置被布置成以非接触方式检测参考点的位置，该位置指示所述工作参数。所述第一感测装置和所述第二感测装置被相对固定，即，在操作期间没有相对于另一个装置移动。

换句话讲，如上所述的开环***使用与第一传感器安装在一起因此没有相对于第一传感器移动的非接触的第二(反馈)感测装置。因此，两个传感装置都相对于它们安装于其中的同一参考系感测并输出它们的信号，因此避免用第二传感器值推导实际工作参数时对关于有可能改变的机械参数和/或附加传感器值的知晓的需要，从而简化了控制***并且避免了可能的错误。因此，两个感测***都可在公共参考系内感测并输出它们的信号，即，使用同一坐标系来感测并输出它们的数据。

第一感测装置和第二感测装置可被支撑在所述收割机上或所述收割割台上。

所述控制单元可以能操作成存储所述第一感测装置的信号和所述第二感测装置的信号并且在所述收割割台或所述收割机的本地参考系中处理所述信号，以便处理并确定用于所述致动器的控制信号。还有可能的是，控制单元将所述信号转换到地球参考坐标系，其优点是可用先前用例如无人机上的另一感测***收集的传感器值来增强这些值。

所述控制单元可适于：基于来自所述第一感测装置的信号来确定用于所述致动器的标称工作参数；并且以使所述标称工作参数与用所述第二感测装置的信号推导出的实际工作参数之间的差值最小化的方式确定所述控制信号。

由所述致动器调节并且由所述第二感测装置感测的看看所述工作参数可以是地面上方的割台高度、横向割台角度、前向割台角、拨禾轮的竖直位置和拨禾轮的水平位置中的至少一者。

所述第一感测装置和所述第二感测装置可包括共同使用的传感器。在其他实施方式中，可将两个不同的传感器用于第一感测装置和第二感测装置。在后一种情况下，可使用已知方法(例如，通过检测两个感测装置的视场中的公共特征)来校准这两个感测装置的距离和相对取向。

第一和/或第二感测装置可包括具有图像处理***的相机或激光或雷达扫描仪或PMD相机，优选地在二维中工作，从而提供3D图像。

从相机或扫描仪接收图像信号的图像处理***可以用于提供第二感测装置的功能，第二感测装置适于感测安装于所述收割割台的能在所述致动器的作用下移动的元件的标记，和/或感测可移动的所述元件本身，该元件可以例如是收割割台的能在致动器的作用下移动的一部分，如同在致动器的作用下相对于割台移动的拨禾轮或割台框架中的在致动器的作用下相对于收割机移动的一部分。

由所述第一感测装置检测的田地的属性可以是作物高度和地面轮廓中的至少一者。

一种农业收割机可包括底盘、将所述底盘支撑在地面上的地面接合装置、用于调整所述底盘上的收割平台的附接装置以及如上所述的***。

所述农业收割机可以是联合收割机、草料收割机和割晒机中的一种。

附图说明

现在，将相对于附图描述本公开的当前公开内容，在附图中：

图1是农业收割机的示意性侧视图；

图2是图1的收割机的顶视图；以及

图3是控制图1和图2的收割机的平台操作的工作参数的***的示意图。

在随后的描述中，参照非限制实施方式说明本文中的实施方式及其各种特征和有利细节。省略对众所周知的部件和处理技术的描述，以免不必要地混淆本文中的实施方式。

具体实施方式

收割机

图1和图2示出联合收割机形式的自推进式收割机10，自推进式收割机10具有支撑底盘12，支撑底盘12被支撑在地面上的从动前轮14和可转向后轮16上。通过传动装置(未示出)将轮14、16设置成旋转运动，以便使收割机10在待收割的田地上移动。下文中，方向参考(如同向前或向后)是指收割机10的前向V，其指向图1中的左部。

在收割机10的前端区域上，可释放地安装有收割平台18形式的收割割台，以便从田地收割谷物或其他可脱落的茎秆果实形式的作物76，并且在收割操作期间，将作物向上向后输送，经过进料室组件20，到达轴向脱粒组件22。贯穿轴向脱粒组件22的脱粒凹部和分离格栅的谷粒和其他材料的混合物到达清洁装置26。经清洁装置26清洁的谷粒在谷粒螺旋推运器28的作用下被输送到谷粒升降机30，谷粒升降机30将谷粒供给到谷粒箱32。可由卸载***卸载谷粒箱32中的洁净谷粒，卸载***包括横向螺旋推运器34和被布置为螺旋推运器组件的卸载器输送器36。借助搅拌器40将由轴向脱粒组件22排出的作物残余物供给到秸秆切碎机42，秸秆切碎机42切碎作物残余物并将它们遍布在田地上的平台宽度上。所提到的***由内燃机驱动，并且由操作者驾驶室38中的操作者控制。所示出的具有一个或更多个轴向脱粒和分离转子的轴向脱粒组件22仅仅是示例性实施方式，并且可以被具有一个或更多个脱粒鼓和后续的秸秆散布器或分离转子的切向脱离布置取代。

平台

平台18包括大体在平台18的整个宽度上延伸的往复式刀杆50。如本领域中已知的，刀杆50可以是刚性或柔性的。拨禾轮52定位在平台18上并且也大体在平台18的整个宽度(或其部分)上延伸。拨禾轮52的外端被支撑在臂54上，在图1中只示出臂54中的一个。臂54具有后端，后端围绕横向于前向“V”延伸的轴线支撑在平台18的框架56上，框架56也在平台18的宽度上延伸，并从此处朝向前部延伸。每个臂54联接于液压缸形式的致动器58，致动器58被可枢转地支撑在框架56上和臂54上。通过调节(伸缩)致动器58来提高和降低臂54进而拨禾轮52。

在可通过可控驱动器110设置成旋转运动(在收割操作期间，在图1中的逆时针方向上)的中心管62上，也支撑有在平台18(或其部分)的宽度上延伸的齿架64，指状物66被安装在齿架64上。液压缸形式的第二致动器68适于通过将中心管62沿着臂54移动来水平调节拨禾轮52。平台18还包括横向输送器112，横向输送器112可被布置为螺旋推运器(如所示出的)或传送带，以便将经刀杆50切割的作物供给到平台18的中心并且将作物通过框架56中的后部开口供给到进料室20中。

平台18在地面上的高度由第三致动器70限定，借助于电子控制单元46基于来自用户输入装置44的输入和/或自动控制来控制第三致动器70，电子控制单元46适应平台相对于地面轮廓的高度，从而将平台18保持在地面上方所期望的高度或者以所期望的压力将其引导到地面上，以使进料室20进而使可去除地安装在进料室20上的平台18围绕水平轴线72枢转，水平轴线72相对于收割机10的底盘12横向于前向延伸。如本领域中已知的，平台18可围绕水平向前延伸的轴线(横向倾斜)枢转以符合地面轮廓，通常是在受电子控制单元46控制的另一致动器(未示出)的作用下移动的。

平台操作

在现有技术中，由操作者执行拨禾轮52的高度调节，操作者在其驾驶室38中被提供有带按键的用户输入装置44。用户输入装置44连接于电子控制单元46，电子控制单元46在其端部控制致动器58。如果操作者按下用户输入装置44的“上”键，则抬高拨禾轮52，而只要操作者按下用户输入装置44的“下”键，就降低拨禾轮52。在收割直立作物76时，操作者将把拨禾轮52定位在水平方向上(借助用户输入装置44的附加键，这些附加键借助电子控制单元46控制第二致动器58)，在平台18的刀杆50前方有小空间。

操作者通常按使得拨禾轮52的指状物66稍微在穗下方接合直立作物76的茎杆的方式调节拨禾轮52的竖直高度。如果拨禾轮52被调节得太高，则可将作物76收集在刀杆50上。在正确的拨禾轮高度处，刀杆50可毫无问题地切割作物76，并且植物茎随着穗落到横向输送器112的前方。拨禾轮52的前向位置取决于相应的产量，即，拨禾轮52在高生产量时进一步向前移动，反之亦然。当收割倒下的的作物时，拨禾轮52需要竖直地并且在困难条件下也需要水平地更靠近刀杆50，以便将植物供给到刀杆50的方向并且随后供给到横向输送器112。在仅需要在平台18的宽度的部分上收割倒下的的作物的情况下，当直立作物进入剩余宽度时，非常低的拨禾轮位置导致作物流动不良和直立谷物损失。在这种情况下，使用中间位置，以便以合理方式收获倒下的的作物还有直立的茎。

刀杆50相对于平台18的框架58的水平位置可由致动器102调节，致动器102是借助用户输入装置44和电子控制单元46受到控制的。在其内容以引用方式并入本文中的EP 2803 257 A1和WO 03/049532 A1中示出带有可移动刀杆的平台的可能实施方式。这种调节允许将切割台长度调节成适应特定的作物类型，并且酌情地，适应作物倒下的的方向。

在图1和图2中示出的实施方式中，可由(借助用户输入装置44和电子控制单元46控制的)附加致动器98将平台18围绕横向于前向V延伸的水平轴线100移动，水平轴线可与下进料室辊重合。

因此，显而易见，针对实际作物状况连续地手动调整拨禾轮位置和/或切割台长度是使操作员疲劳的任务，最迟在数小时之后不再以最佳方式执行任务，从而导致收割结果并非最佳。

另外，基于通过由安装在收割机10上的第一传感器感测到的预测确定的作物高度来控制拨禾轮位置和/或切割高度(即，割台18的竖直位置、其横向倾斜度和前向倾斜度)的现有技术***需要提供信号的第二(反馈)传感器，所述信号还取决于影响拨禾轮或平台位置的致动器的实际位置以及平台18的机械测量值，需要被输入控制***，因此不是一直准确的。

自动拨禾轮调节

为了使操作者更容易工作并使他或她免于连续调节拨禾轮52的位置，收割机10设置有用于自动调节拨禾轮52的操作参数的***，该***在图3中示意性示出。该***包括传感器48，传感器48被布置为具有图像处理***74的一个或两个或更多个单眼或立体相机。根据图2，具有并排布置或一个叠在另一个上方的镜头的两个立体相机48被安装在驾驶室38的顶棚的前向边缘上并且分别朝向左侧和右侧，以便观察平台18的整个宽度及其前方的田地。因此，相机48看到平台18前方的作物76的直立(或有可能倒下的)的群体。来自两个相机48的图像可在中心被拼接在一起。图像处理***74预先分析相机48的图像信号，并且在操作期间输出信号78，信号78包含关于作物76的上表面在地面上方的高度的信息。

另外，可基于来自相机48的信号(还有其他)手动或自动地控制由可控驱动器110限定的拨禾轮52的旋转速度。

传感器48的信号被提交给信号处理单元86，信号处理单元86是电子控制单元46的一部分并基于传感器48的信号78来计算作物76的顶表面在地面上方的高度，并将该高度作为第一输出信号88提交给电子处理单元90。信号处理单元86可包括低通滤波器，以便减少输出信号88中的噪声。该信号88用于控制拨禾轮位置和可选的速度，使得当拨禾轮52在传感器48产生信号88的位置处与作物76相互作用时，拨禾轮52的位置和速度被设置成适当的值。这里，地面轮廓可被包括在控制算法中，以将拨禾轮的前向和/或横向方向上的非平坦地面的影响还有割台高度控制考虑在内，即，通过估计收割机前方的区域中的地面轮廓形状，或者从先前地图中加载它，估计收割机的参考系和表示地面的参考系之间的瞬时3D变换(这使得能够相对于固定的地面参考系(与动态车辆参考系形成对照)表示作物位置)，并且控制拨禾轮相对于地面参考系(与车辆参考系形成对照)的位置，如EP 0 845 198 A1、EP0 970 595 A1、US 6 615 570 B2、WO 2008/088916 A2和EP 2 959 318 A1中大体描述的。

电子处理单元90还从信号处理单元86接收表示拨禾轮52(即，拨禾轮52的特定参考点，例如，该特定参考点可以是指状物66的实际处于其最前向位置的下端，如同图1中的指状物66或中心管62的轴线)的实际位置的第二输出信号94。基于相机48所提供的图像信号评估该第二输出信号94，并且第二输出信号94利用安装在拨禾轮52的中心管62上的标记114，以通过从相机48所提供的图像信号78中提取关于标记114的位置的数据来确定拨禾轮位置。标记114可具有通常在相机48的图像中找不到的合适颜色，如同例如蓝色，和/或是反射性的。另选地或另外地，可在图像数据中直接识别拨禾轮52的位置。

第二输出信号94替换或增强用于检测实际拨禾轮位置的现有技术中已知的反馈传感器(特别地参见2017年7月20日的美国专利申请62/535043，其内容以引用方式并入本文中)。

输出信号88和94被供给到电子处理单元90，电子处理单元90还经由信号整形器96接收来自操作者输入单元44的信号，并且经由控制单元92向致动器58和68提供控制信号。因此，相机48同时构成第一感测装置和第二感测装置，第一感测装置用于感测平台割台前方的田地的属性(作物高度)，第二感测装置用于提供适于推导平台割台的可调节工作参数(拨禾轮52的参考点的竖直和水平位置)的值，并且相机48控制用于调节工作参数的致动器56、58，由此，电子控制单元46的电子处理单元90基于来自第一感测装置的信号和来自第二感测装置的信号来确定针对致动器56、58的控制信号。第二感测装置被支撑在收割机10上并且被布置成以非接触方式检测工作参数。电子控制单元46的电子处理单元90适于基于来自第一感测装置的信号来确定致动器56、58的标称工作参数(即，对于实际作物高度而言合适的拨禾轮52的参考点的竖直和水平位置)，并且适于以使标称工作参数与用第二感测装置的信号推导出的实际工作参数(即，感测到的拨禾轮52的参考点的竖直和水平位置)之间的差值最小化的方式来确定控制信号。由于两个感测装置相对于彼此固定，因此不需要复杂且容易出错的坐标变换。

电子控制单元46可使用收割机10的本地坐标系作为其参考系，即，使用收割机10的合适点(例如，相机48的位置)或驾驶室顶棚的或割台18上的前边缘的中心作为用于确定所有其他位置和感测到的和/或控制的值的位置的方向的参考点(如同拨禾轮的作物罩的点)。通过使用收割机10上的位置确定接收器(未示出)，还将有可能的是，电子控制单元参考全球(地球参考)坐标系中的自动割台控制(纬度、经度以及如果需要的抬高、滚动、俯仰和偏航)所必需的所有位置。如果在收割操作已开始或者到达田地上的特定位置之前例如使用无人机确定某些田地属性，则这可以是特别可用的。

根据优选的实施方式，从操作者输入单元44接收的信号仅用于取代基于来自传感器48的信号自动调节的致动器设置。

在2017年7月20日提交的美国专利申请62/535043(其内容因此以引用方式并入本文中)中公开了关于可如何基于作物高度和可能检测到的倒下的作物来调节拨禾轮位置和台长度(受致动器102影响)和台前向倾斜(致动器98)的细节。

拨禾轮携带的闭环控制

应该注意，相机48的信号也可用于检测拨禾轮52可能携带秸秆杆。这尤其可在示出拨禾轮52的中心管62的相机图像的那些部分中完成，因为该中心管62通常是黑色的，因此一旦可能的秸秆或其他作物颗粒出现在中心管62的前方，就可容易地看到它们。在拨禾轮52携带作物的情况下，拨禾轮52可在控制单元46的作用下自动地抬高。

割台高度控制

可使用割台18的侧壁的前端上方的附加标记116来检测(由致动器102调节的)刀杆50的实际前向位置，并且借助如以上参照标记114描述的相机48、图像处理***74和信号处理单元86来检测(由致动器98调节的)台前向角。

割台18的高度和可选的其横向倾斜也可由电子控制单元46来控制。相机48的图像信号用于确定实际作物高度(或地面轮廓)，并且基于标记116来确定平台18的高度。控制致动器70(以及可选地调节横向割台倾斜的另一致动器)，以将平台18的参考点移动到作物尖端下方或地面上方的所期望高度，如以上针对拨禾轮控制所描述的。致动器98可用于保持平台18平行于地面。

相机图像处理细节

下面，讨论了关于感测拨禾轮和/或割台位置的一些可能的实施方式。

1)用标记进行立体感测。

使用一个或更多个标记114和/或116以及一个或更多个立体相机48的***可按几种方式工作：

a)可在左图像和右图像中识别标记114和/或116，并且可使用基于特征的立体方法来相对于立体相机48的左或右镜头重建标记的3D位置。

b)可在图像的更大区域上执行立体重建，从而生成3D重建点的密集网格。在立体图像之一上检测标记114和/或116，并且图像的区域中的与标记对应的3D点的位置被聚集成标记的相对于立体相机的左或右镜头的唯一3D位置。

一旦估计了标记114和/或116相对于立体相机48的位置，就使用传感器与车辆参考系之间的经预先校准的已知3D变换来映射车辆参考系中的标记位置。在该车辆参考系中，可容易地提取标记114和/或116(进而拨禾轮52和/或割台18)在前后和高度方向上的位置。带有多个标记114和/或116可通过允许***即使在由于遮挡、照明条件、灰尘或其他原因而不能检测到标记114和/或116中的一个时也工作来改进***的稳健性。

2)用拨禾轮模型进行立体感测

另一种方法将是用拨禾轮模型进行立体感测。在这种情况下使用的方法类似于先前描述的方法，但是不再需要一个或更多个标记114和/或116附接于拨禾轮52或割台18。替代地，可假定拨禾轮52和/或割台18的近似3D模型可得自CAD模型或拨禾轮和/或割台的先前3D扫描。可将这种预先存在的3D模型称为“3D拨禾轮模板”。在***操作期间，得自立体相机48的密集点云可与3D拨禾轮模板匹配，并且二者的最佳对准得到由3D模板所描述的对像(在这种情况下，拨禾轮52或割台18)在3D点云中的位置的估计。在http://www.pointclouds.org/documentation/tutorials/template_alignment.php#template-alignment中描述了这种技术可如何工作的示例。应该提到，拨禾轮模型不必是完整CAD模型。还可用更简单的方式描述拨禾轮结构，例如，描述它通常由较厚的中心圆柱体组成，圆柱体大部分平行于地面，被具有垂直“指状物”的较薄条(拨禾轮板)围绕。预期用3D模型而非利用标记在3D点云中定位拨禾轮所需的计算量要高得多。

3)单目相机与标记

另一种方法是将单目相机48与标记114和/或116一起使用。使用一个或更多个立体相机直接估计拨禾轮位置的有吸引力的替代方案是尝试使用一个或更多个单目相机而非立体配置来这样做。关键的观察是，根据相机的安装位置和取向，拨禾轮中心在垂直于拨禾轮长度的平面上的2D物理运动可用单目相机的2D图像平面中的拨禾轮(或拨禾轮上的点，诸如标记)的运动图案来反映。如果从物理运动空间(即，拨禾轮的前后和拨禾轮上下运动)到拨禾轮上的标记运动的这种映射是无损失的(即，它可通过一对一映射来逼近)，则可反过来使用映射，使得标记的图像坐标位置可与拨禾轮相对于车辆的物理位置相关。有几种对这种2D-2D的映射进行建模的方法，以下描述了其中一些方法。假定用于推导映射的输入数据包括例如通过将弦线电位计安装在拨禾轮上或者使用从拨禾轮侧看到的光学***获得的标记(图像行、图像列)的图像位置和拨禾轮的物理空间位置(车身中的高度和前后)的一组同步对。

a)基于LUT(LUT＝查询表)

在这种情况下，物理拨禾轮运动与图像坐标之间的映射被捕获为简单的LUT。一旦生成LUT，就可在***操作期间通过搜索拨禾轮标记的当前图像坐标并且查询LUT的同一行中的拨禾轮的对应物理位置来使用LUT。

b)基于学习的回归(例如，神经网络、决策树等)

在这种情况下，可通过训练基于机器学习的回归算法来捕获映射，该算法从类似于上述LUT的输入数据开始。基于学习的回归***的优点在于，基于实现细节，可能导致比LUT方法更小的内存占用。

c)基于单应变换

可以证明，从数学上说，只要图像的非线性失真可忽略不计或者图像在处理之前没有失真，就可用单应性(参见https://en.wikipedia.org/wiki/Homography_(computer_vision))来描述附接于拨禾轮的标记的2D的物理运动与2D图像平面中的标记的对应2D坐标之间的关系。在这种情况下，可使用简单的线性模型来估计拨禾轮的物理运动与图像空间中的标记运动之间的映射。

4)单目相机与拨禾轮型号：识别拨禾轮的机械元件

作为使用安装在拨禾轮上的标记的替代方式，有可能还可使用图像处理方法(例如，模板匹配或其他标准的图像识别技术)来识别拨禾轮的特定机械元件，例如，拨禾轮板。

基于单目图像和拨禾轮模型的另一种方法包括寻找已知3D模型与图像之间的最佳对准(即，寻找3D模型与车身之间的3D变换，从而得到与所捕获图像的最佳对准)。这里示出这种技术如何工作的示例：https://www.di.ens.fr/willow/research/seeing3Dchairs/。

5)具有3D功能的其他传感器(激光雷达、雷达，飞行时间相机等)

作为使用3D立体相机生成包括拨禾轮的3D点云(为了使其与拨禾轮的3D模型对准)的替代方式，也可以使用3D激光扫描仪、高分辨率3D雷达、飞行时间(TOF)相机、结构光或任何其他可生成包括拨禾轮上的测量值的3D点云的3D感测装置。

6)具有2D切片功能的激光器/雷达

还可使用具有高分辨率的2D激光测距仪或2D雷达在与拨禾轮的线性结构交叉的平面中扫描拨禾轮。结果，可处理来自2D激光器或雷达的距离数据(通过模板匹配或其他技术)，以便估计拨禾轮在2D扫描中的位置。假定激光测距仪或雷达安装在车辆上的已知位置(就像3D立体相机一样)，可以将所提取的2D扫描拨禾轮位置映射到相对于附接于车辆的车辆参考系表示的拨禾轮位置。

7)非成像解决方案

被安装用于直接感测拨禾轮与收割机框架或驾驶室之间的距离的如同超声测距仪的非接触传感器可取代本领域中使用的致动器内的弦点(string pots)/传感器。由于非接触传感器可与中心拨禾轮保持机构相互作用，因此这种方法对于具有分离拨禾轮设计的割台而言更容易工作。

修改形式

应该注意，可对所描述的实施方式进行许多修改。收割机10可以是自推进式或拖拉式割晒机或草料收割机，而非联合收割机。传感器48不需要(仅)看到收割机10的前部，而是可另外看到收割机10的侧面并且在收割通过邻近感测区域的田地的过程中收集所描述的数据。还将有可能的是，将传感器48安装在无人机或UAV上并且让它在收割之前在田地上方飞行，并且在收割机10上具有用于检测(唯一的田地属性或作为田地属性的补充)实际拨禾轮和/或割台位置的第二传感器48。在这些实施方式中，在全球参考系中，参考由收割机上或UAV上的传感器构成的第一感测装置的信号是有用的。这些信号可被转换成收割机10的本地参考系，以便以上述方式控制致动器58、68、98、102、70，或者提供第二感测装置的反馈值的相机48的信号被转换到全球参考系中。

作为单目或立体相机的替代，相机48可以是任何类型的3D传感器，诸如如以上提到的激光器、雷达或飞行时间相机。

技术进步

本公开具有若干技术进步，包括但不限于实现了：

简单机构，以使各种宽度的工具的安装满足拖拉机；以及

工具安装装置，其能由在拖拉机座位中的操作者容易操作。

虽然已相对于至少一个实施方式描述了以上说明书，但是还可在本公开的精神和范围内进一步修改本公开。本申请因此旨在涵盖使用其大体原理的本公开的任何变形形式、使用形式或改变形式。另外，本申请旨在涵盖相对于本公开所属领域的已知实践或惯例内的本公开的这些偏离。

Claims (10)

1.一种用于控制农业收割机(10)的收割割台(18)的操作参数的***，该***包括：

第一感测装置，用于以非接触方式检测所述收割割台(18)前方的田地的属性；

第二感测装置，用于提供适于推导所述收割割台(18)的可调节的工作参数的值的信号；

致动器(58、68、98、102、70)，用于调节所述工作参数；以及

控制单元(46)，用于基于来自所述第一感测装置的信号和来自所述第二感测装置的信号来确定用于所述致动器(58、68、98、102、70)的控制信号，

其特征在于，所述第二感测装置被布置成以非接触方式检测参考点的位置，该位置指示所述工作参数，并且所述第一感测装置和所述第二感测装置被相对固定。

2.根据权利要求1所述的***，其中，所述第一感测装置和所述第二感测装置被安装在所述收割割台(18)上或所述收割机(10)上。

3.根据权利要求1或2所述的***，其中，所述控制单元(46)能操作成存储所述第一感测装置的信号和所述第二感测装置的信号并且在所述收割割台(18)或所述收割机(10)的本地参考系中或地球参考坐标系中处理所述信号。

4.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述控制单元(46)适于：基于来自所述第一感测装置的信号来确定用于所述致动器(58、68、98、102、70)的标称工作参数；并且以使所述标称工作参数与用所述第二感测装置的信号推导出的实际工作参数之间的差值最小化的方式确定所述控制信号。

5.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，由所述致动器(58、68、98、102、70)调节并且由所述第二感测装置感测的所述工作参数是地面上方的割台高度、横向割台角度、前向割台角、拨禾轮的竖直位置和拨禾轮(52)的水平位置中的至少一者。

6.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，所述第一感测装置和所述第二感测装置包括共同使用的传感器。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的***，其中，所述第二感测装置包括具有图像处理***(74)的相机(48)，所述相机适于感测安装于所述收割割台(18)的能在所述致动器(58、68、98、102、70)的作用下移动的元件的标记(114、116)，和/或感测可移动的所述元件。

8.根据前述权利要求中任一项所述的***，其中，由所述第一感测装置检测的田地的属性是作物高度和地面轮廓中的至少一者。

9.一种农业收割机(10)，该农业收割机(10)包括底盘(12)、将所述底盘(12)支撑在地面上的地面接合装置(14、16)、用于调整所述底盘上的收割割台(18)的附接装置(20)以及根据权利要求1至8中任一项的***。

10.根据权利要求9所述的农业收割机(10)，其中，所述农业收割机(10)是联合收割机、草料收割机和割晒机中的一种。