DE102016109406A1

DE102016109406A1 - Spritzeinrichtung, Zugfahrzeug mit Spritzeinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Spritzeinrichtung

Info

Publication number: DE102016109406A1
Application number: DE102016109406.4A
Authority: DE
Inventors: Florian Rahe; Tobias Mindrup; Thomas Wessels; Stefan Austermann
Original assignee: Amazonen Werke H Dreyer SE and Co KG
Current assignee: Amazonen Werke H Dreyer SE and Co KG
Priority date: 2016-05-23
Filing date: 2016-05-23
Publication date: 2017-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Spritzeinrichtung (10) zum Versprühen von Flüssigkeiten, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit wenigstens einer Spritzdüse (15), vorzugsweise einer Vielzahl von Spritzdüsen (15), zum Versprühen einer Spritzflüssigkeit, wie insbesondere Wasser. Die Spritzflüssigkeit kann mit wenigstens einem Wirkstoff versetzt sein. Die Spritzeinrichtung (10) zeichnet sich dadurch aus, dass eine Überwachung der aus der wenigstens einen Spritzdüse (15) austretenden Spritzflüssigkeit als Spritzfächer (20) mittels optischer Bilderkennung erfolgt. Darüber hinaus wird noch ein Zugfahrzeug (11) mit einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung (10) beschrieben. Schließlich ist auch ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung (10) Gegenstand der Erfindung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Zugfahrzeug mit einer Spritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 11. Schließlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb einer Spritzeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Die hier in Rede stehenden Spritzeinrichtungen dienen dazu, Flüssigkeiten auf Flächen auszubringen, insbesondere zu verspritzen. Diese Flüssigkeiten werden daher auch als Spritzflüssigkeiten bezeichnet. Es ist insbesondere vorgesehen, eine Trägerflüssigkeit mit wenigstens einem Wirkstoff zu versetzen. Die so gebildete Spritzflüssigkeit kann auf die vorgesehenen Flächen ausgebracht werden. Primär werden solche Spritzeinrichtungen in landwirtschaftlichen Bereichen eingesetzt, beispielsweise für Düngung, Schädlingsbekämpfung und ähnliches, insbesondere als sogenannte Feldspritze. Sie lassen sich aber auch in anderen technischen Gebieten verwenden.
Eine derartige Spritzeinrichtung weist wenigstens eine Spritzdüse zum Versprühen einer Spritzflüssigkeit, insbesondere Wasser, auf. Die Spritzflüssigkeit oder auch Trägerflüssigkeit kann mit wenigstens einem Wirkstoff versetzt sein, dem eigentlichen Spritzmittel. Vorzugsweise ist zum Versprühen eine Vielzahl von Spritzdüsen vorhanden. Diese können beispielsweise, wie im Falle einer landwirtschaftlichen Feldspritze, entlang wenigstens eines, gegebenenfalls faltbaren Auslegers verteilt angeordnet sein, typischerweise in regelmäßigen Abständen. Jede der Spritzdüsen bildet beim Austreten der Spritzflüssigkeit einen sogenannten Spritzfächer aus. Form und Profil des Spritzfächers sind dabei abhängig einerseits von der verwendeten Düse und andererseits von weiteren Parametern, wie beispielsweise Druck und Viskosität der Flüssigkeit.
Nachteilig an den bekannten Spritzeinrichtungen ist, dass fehlerhafte Spritzfächer und andere Fehlfunktionen der Spritzdüsen, beispielsweise defekte oder zumindest teilweise verstopfte Spritzdüsen, nicht oder zumindest nicht automatisch detektiert werden können. Der Bediener der Spritzeinrichtung kann folglich weder benachrichtigt werden, noch kann er Abhilfe schaffen.
Bisher kann die korrekte Funktion der Düsen allenfalls durch stichprobenartige visuelle Kontrolle der Spritzfächer durch den Bediener festgestellt werden. Diese visuelle Überwachung wird durch die aus dem Stand der Technik der DE 10 2007 008 787 A1 bekannte separate Beleuchtung der Spritzfächer zumindest bei Dunkelheit erleichtert. Die Überwachung muss aber während des Ausbringens und damit während der Fahrt erfolgen, vorzugsweise bei Dunkelheit. Bei einer manuellen Kontrolle der Funktion der Spritzdüsen im Stillstand würde lokal eine zu große Konzentration des Spritzmittels abgegeben. Allerdings kann in nicht einsehbaren Bereichen, beispielsweise hinter der Spritzeinrichtung, gar keine visuelle Kontrolle erfolgen. Eine Überwachung kann auch anhand von Parametern des Spritzflüssigkeitskreislaufs erfolgen, wie beispielsweise Druck und/oder Durchfluss. Damit kann aber nur eine indirekte und sehr allgemeine Fehlerfeststellung erfolgen, ohne konkrete Hinweise auf die Fehlerstelle zu erhalten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu beseitigen. Insbesondere soll eine automatische Überwachung der Funktion der Spritzdüsen beziehungsweise der Spritzfächer ermöglicht werden, insbesondere einzelner Spritzdüsen beziehungsweise Spritzfächer.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Spritzeinrichtung zum Versprühen von Flüssigkeiten, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die Spritzeinrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Überwachung der aus der wenigstens einen Spritzdüse austretenden Spritzflüssigkeit als Spritzfächer mittels optischer Bilderkennung erfolgt. Durch eine derartige optische Kontrolle kann eine berührungslose Erfassung und Vermessung der Spritzfächer erfolgen, insbesondere im Hinblick darauf, ob die zugehörige Spritzdüse intakt ist. Im Falle einer defekten Spritzdüse kommt es nämlich regelmäßig zu einer Abweichung von der üblichen Form des Spritzfächers.
Die Spritzeinrichtung weist vorzugsweise wenigstens ein Bildaufnahmegerät zur Aufnahme von Bilddaten für die optische Bilderkennung auf. Das Bildaufnahmegerät ist dabei vorzugsweise zur Überwachung und/oder Beobachtung eines Spritzfächers, zumindest einiger oder aller Spritzfächer ausgebildet. Das Bildaufnahmegerät muss so angeordnet sein, dass eine Erfassung der wenigstens einen gewünschten Spritzdüse beziehungsweise des wenigstens einen gewünschten Spritzfächers ermöglicht wird. Vorzugsweise werden mehrere Spritzdüsen nebst der dazugehörigen Spritzfächer oder sogar alle Spritzdüsen und Spritzfächer überwacht.
Vorzugsweise ist das wenigstens eine Bildaufnahmegerät bewegbar angeordnet, insbesondere verschwenkbar und/oder verfahrbar. Damit kann das Bildaufnahmegerät geeignet zur Beobachtung beziehungsweise Überwachung verschiedener Spritzdüsen beziehungsweise Spritzfächer eingestellt werden. Insbesondere bei großen Spritzeinrichtungen mit langem Ausleger und einer Vielzahl daran verteilter Spritzdüsen kann so eine selektive, aber auch umfassende Überwachung erfolgen.
Insbesondere handelt es sich bei dem Bildaufnahmegerät um wenigstens ein digitales Bildaufnahmegerät, insbesondere eine Kamera. Gegebenenfalls kann auch eine analoge Kamera vorgesehen sein. Da aber typischerweise eine digitale Bildverarbeitung erfolgt, sind die analogen Bilddaten entsprechend zu digitalisieren. Dies sollte vorzugsweise in Echtzeit erfolgen, um eine laufende Überwachung sicherstellen zu können. Vorzugsweise handelt es sich bei der Kamera um eine 3D-Kamera, eine Hochgeschwindigkeitskamera, eine Kamera zur Flugzeitmessung (Time Of Flight, TOF) oder ähnliches. Gegebenenfalls kann auch eine digitale Kamera eines Mobilgeräts, insbesondere eines Mobiltelefons, als Bildaufnahmegerät vorgesehen sein. Dabei kann die Bilderkennung vorzugsweise durch das Mobilgerät erfolgen, welches insbesondere auch als Bilderkennungseinheit zur Bildverarbeitung dient.
Das Bildaufnahmegerät und/oder die Kamera sind/ist insbesondere zur Aufnahme von Fotos und/oder Filmen ausgebildet. Somit kann einerseits eine Bilderkennung anhand von Fotos, also Stillbildern erfolgen. Andererseits kann auch eine Bewegtbildaufnahme in Form von Filmen für eine kontinuierliche Beobachtung geeignet sein. Auch Kombinationen sind ohne weiteres möglich.
Vom Bildaufnahmegerät aus gesehen ist im Bereich hinter den Spritzfächern zumindest abschnittsweise vorzugsweise ein künstlicher Hintergrund vorgesehen. Es kann sich dabei insbesondere um eine Blende, einen Vorhang, eine Platte oder ähnliches handeln. Der Hintergrund dient dabei zur Kontrastverstärkung zwischen Trägerflüssigkeit und Hintergrund. Er kann dementsprechend eingefärbt sein, insbesondere kontrastierend. Durch diese Maßnahmen kann jeweils und/oder in Kombination ein reproduzierbarer Kontrast erzeugt werden.
Der Trägerflüssigkeit kann weiter bevorzugt ein Mittel zur Verbesserung der Sichtbarkeit beigemischt sein. Es kann sich weiter bevorzugt um einen Farbstoff, ein Kontrastmittel, einen Leuchtstoff oder ähnliches handeln. Damit wird die Sichtbarkeit der Flüssigkeit verbessert, so dass diese und damit der Spritzfächer besser vom Bildaufnahmegerät detektiert werden kann. Dies gilt sowohl bei einem natürlichen Hintergrund als auch bei einem künstlichen. In jedem Fall kann eine deutlich vom Hintergrund abweichende Farbe für eine verbesserte Sichtbarkeit sorgen. Bei einem künstlichen Hintergrund kann dieser allerdings insbesondere farblich an die verwendeten Farbstoffe angepasst werden.
Vorzugsweise erfolgt eine spektroskopische Analyse der Spritzfächer beziehungsweise der Bilddaten. Eine spektroskopische Messung basiert insbesondere auf unterschiedlichen Reflektionseigenschaften und/oder Emissionseigenschaften und/oder Fluoreszenzeigenschaften verschiedener Materialien in verschiedenen Lichtwellenlängenbereichen. Damit kann insbesondere eine Erkennung beziehungsweise Identifikation der Spritzflüssigkeit über eine spektrale Analyse der Bilddaten erfolgen. Optische Filter, insbesondere Farb- oder Wellenlängenfilter, können dazu bei der Bildaufnahme verwendet werden. Auch kann eine entsprechende Spektralanalyse insbesondere farbiger Bilddaten im Rahmen der Bildverarbeitung erfolgen. Es können vorzugsweise auch farbige, breitbandige und/oder über geeignete Wellenlängenbereiche verfügende und/oder gefilterte, weiter vorzugsweise spektral und/oder polarisierend gefilterte Lichtquellen zur Beleuchtung der Spritzfächer vorgesehen sein, vorzugsweise um eine spektrale Analyse zu ermöglichen oder zu unterstützen.
Besonders bevorzugt ist wenigstens eine Markierung als Identifikationsmittel vorgesehen. Diese Markierungen sind insbesondere maschinenlesbar ausgebildet. Derartige Identifikationsmittel sind insbesondere an Bestandteilen und/oder Komponenten der Spritzeinrichtung angebracht, vorzugsweise zumindest jeweils an den Spritzdüsen. Damit wird eine Identifikation durch optische Bilderkennung ermöglicht. Es kann sich bei den Identifikationsmitteln beispielsweise um Symbole, Codes, wie insbesondere Strichcodes oder Punktcodes, Beschriftungen und/oder ähnliches handeln.
Insbesondere verarbeitet die Bilderkennungseinheit mittels des wenigstens einen Bildaufnahmegerätes aufgenommene Bilddaten. Vorzugsweise vergleicht und/oder verrechnet diese die Daten miteinander. Weiter vorzugsweise erfolgt dies durch Differenz- und/oder Quotientenbildung. Damit wird besonders vorzugsweise eine Ermittlung von Änderungen, insbesondere von zeitlichen Änderungen in den Bilddaten ermöglicht.
Die eingangs geschilderte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Zugfahrzeug mit wenigstens einer Spritzeinrichtung gemäß den vorstehenden Beschreibungen. Das Zugfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest ein Bildaufnahmegerät und/oder eine Bilderkennungseinheit am Zugfahrzeug angeordnet sind/ist. Dadurch wird ein hinreichender Abstand von den Spritzfächern beziehungsweise eine besonders geeignete Position zur Beobachtung und Überwachung der Spritzfächer gewählt. Schließlich kann die zur Auswertung vorgesehene Bilderkennungseinheit direkt am Ort des im Falle eines Defekts zu informierenden Bedieners der Spritzeinrichtung vorgesehen sein. Auch eine Nachrüstung einer Spritzeinrichtung mit einem Bildaufnahmegerät nebst Bilderkennungseinheit kann damit gegebenenfalls ermöglicht werden.
Die eingangs geschilderte Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer Spritzeinrichtung, wobei die Spritzeinrichtung gemäß den obigen Beschreibungen ausgebildet sein kann. Die Spritzeinrichtung weist dazu wenigstens eine Spritzdüse auf, wobei eine Trägerflüssigkeit durch die wenigstens eine Spritzdüse unter Ausbildung jeweils eines Spritzfächers abgegeben wird. Erfindungsgemäß wird der wenigstens eine Spritzfächer mittels optischer Bilderkennung überwacht. Damit wird eine einerseits berührungslose und andererseits automatische Überwachung der Spritzfächer erreicht.
Vorzugsweise wird wenigstens ein Bildaufnahmegerät zur Aufnahme von Bilddaten zur Überwachung des wenigstens einen Spritzfächers der wenigstens einen Spritzdüse an der Spritzeinrichtung und/oder an einem mit der Spritzeinrichtung verbundenen Zugfahrzeug angeordnet. Weiter vorzugsweise werden mehrere Bildaufnahmegeräte vorgesehen. Damit lassen sich insbesondere gleichzeitig Bilddaten unterschiedlicher Spritzfächer aufnehmen und auswerten. Außerdem können so insbesondere auch Differenzbilder zwischen dem Hintergrund und dem Spritzfächer mit Hintergrund aufnehmen und analysieren, vorzugsweise durch Differenzbildung.
Der Hintergrund des Spritzfächers wird vorzugsweise insbesondere aus den Bilddaten eliminiert, vorzugsweise mittels Bildverarbeitung. Dies bedeutet, dass der Hintergrund entfernt wird, so dass lediglich der Spritzfächer als solcher beobachtet wird. Dabei wird insbesondere ein künstlicher Hintergrund vorgesehen. Dieser Hintergrund ist vorzugsweise vom Bildaufnahmegerät gesehen im Bereich hinter dem Spritzfächer angeordnet. Es handelt sich dabei vorzugsweise um eine Blende, einen Vorhang, eine Platte oder ähnliches.
Der Trägerflüssigkeit kann vorzugsweise ein Mittel zur Verbesserung der Sichtbarkeit beigemischt werden. Es handelt sich vorzugsweise um einen Farbstoff, ein Kontrastmittel, einen Leuchtstoff oder ähnliches. Damit wird vorzugsweise erreicht, dass sich der Spritzfächer besser optisch vom Hintergrund abhebt.
Die Bilddaten der Spritzfächer werden vorzugsweise spektroskopisch ausgewertet. Eine spektroskopische Messung basiert insbesondere auf unterschiedlichen Reflektionseigenschaften und/oder Emissionseigenschaften und/oder Fluoreszenzeigenschaften verschiedener Materialien in verschiedenen Lichtwellenlängenbereichen. Damit kann insbesondere eine Erkennung beziehungsweise Identifikation der Spritzflüssigkeit über eine spektrale Analyse der Bilddaten erfolgen. Optische Filter, insbesondere Farb- oder Wellenlängenfilter, können dazu bei der Bildaufnahme verwendet werden. Auch kann eine entsprechende Spektralanalyse insbesondere farbiger Bilddaten im Rahmen der Bildverarbeitung erfolgen. Es können vorzugsweise auch farbige, breitbandige und/oder über geeignete Wellenlängenbereiche verfügbare und/oder gefilterte Lichtquellen zur Beleuchtung der Spritzfächer vorgesehen sein, um eine spektrale Analyse zu ermöglichen oder zu unterstützen. Die Spritzfächer können demnach vorzugsweise mittels farbiger Lichtquellen beleuchtet werden.
Besonders bevorzugt werden die Bilddaten mittels wenigstens einer elektronischen Bildauswerteeinheit zur Erkennung der Spritzfächer ausgewertet. Diese Auswertung ermittelt vorzugsweise Unterschiede zwischen mehreren Bilddaten, insbesondere zeitlich nacheinander aufgenommener Bilder beziehungsweise Bilddaten und/oder mittels verschiedener Bildaufnahmegeräte aufgenommener Bilddaten. Dazu werden beispielsweise Differenz- und/oder Quotientenbildung oder andere Bildbearbeitungsverfahren durchgeführt.
Die Bilddaten lassen sich selbstverständlich auch mittels einer entsprechenden Darstellungseinheit, wie einem Display oder einem Monitor, für den Bediener der Spritzeinrichtung darstellen. So kann er eine visuelle Kontrolle der Überwachung vornehmen oder auch selber zumindest zum Teil die Überwachung übernehmen, beispielsweise in Teilbereichen oder bei schwierigen Umgebungs- oder Wetterbedingungen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:
1 eine perspektivische Rückansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung in Form einer Feldspritze an einem Zugfahrzeug,
2 eine perspektivische Rückansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung in Form einer Feldspritze an einem Zugfahrzeug,
3 eine perspektivische Vorderansicht des Ausführungsbeispiels der 2,
4 eine perspektivische Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung,
5 eine perspektivische Rückansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung,
6 eine perspektivische Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung,
7 eine perspektivische Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spritzeinrichtung,
8 eine Detaildarstellung einer Spritzdüse mit einem intakten Spritzfächer, und
9 die Spritzdüse der 8 mit einem fehlerhaften Spritzfächer.
Die Figuren zeigen jeweils eine erfindungsgemäße Spritzeinrichtung 10, die an ein Zugfahrzeug 11 angehängt ist. Dabei wurde in den 3 bis 7 zugunsten der besseren Übersichtlichkeit auf eine wiederholte Bezeichnung einiger nicht wesentlicher Bestandteile verzichtet.
Bei der Spritzeinrichtung 10 handelt es sich um eine sogenannte Feldspritze, die für landwirtschaftliche Zwecke eingesetzt wird. Das hier gezeigte Modell weist einen Tank 12 zur Bevorratung der zu verspritzenden Spritzflüssigkeit und eine nicht dargestellte Pumpeinrichtung zur Förderung derselben auf. Ein Paar Räder 14 dient in diesem Fall zur Abstützung der Spritzeinrichtung 10 auf dem Untergrund, wie beispielsweise einem Feld. Diese können gegebenenfalls auch entfallen, wenn die Spritzeinrichtung 10 als angebaute Feldspritze ausgeführt ist.
Die Spritzflüssigkeit kann dabei aus einer Trägerflüssigkeit gebildet sein, die mit wenigstens einem Wirkstoff versetzt ist. Die Spritzflüssigkeit oder Trägerflüssigkeit kann dazu im Tank 12 oder auch an anderer Stelle der Spritzeinrichtung 10 mit einem Spritzmittel versetzt sein, beispielsweise einem landwirtschaftlichen Dünger oder einem anderen Wirkstoff. Zur Ausbringung der Trägerflüssigkeit auf der Fläche, wie beispielsweise einem Acker oder Feld, ist eine Vielzahl von Spritzdüsen 15 an einem Ausleger 16 verteilt angeordnet. Dieser Ausleger 16 kann gegebenenfalls, wie im vorliegenden Fall, aus mehreren Segmenten 18 bestehen, die an verschiedenen Gelenken 17 zusammenfaltbar ausgebildet sind. In diesem Fall ist in üblicher Weise jeweils ein Arm des Auslegers 16 je Seite der Spritzeinrichtung 10 angeordnet.
Mittels hier nicht im Detail dargestellter Flüssigkeitsleitungen wird die Spritzflüssigkeit mittels der Pumpeinrichtung aus dem Tank 12 zu den jeweiligen Spritzdüsen 15 transportiert. Um eine separate Ansteuerung der Spritzdüsen 15 zu ermöglichen, können jeweils Ventile 13 zum Freigeben oder Unterbrechen der Flüssigkeitszufuhr zu einer einzelnen Spritzdüse 15 oder zu mehreren Spritzdüsen 15 vorgesehen sein. Die Spritzdüsen 15 sind im vorliegenden Fall am Ausleger 16 gleichmäßig verteilt angeordnet.
Die Spritzdüsen 15 sind im vorliegenden Fall jeweils in Gruppen an Tragbalken 19 am Ausleger 16 angeordnet. Gegebenenfalls können diese Tragbalken 19 nicht nur zum Befestigen der Spritzdüsen 15 dienen, sondern auch die Flüssigkeitszufuhr für mehrere Spritzdüsen 15 enthalten.
Die Figuren zeigen die Spritzeinrichtung 10 teilweise in Betrieb und teilweise nicht in Betrieb. Dies bedeutet, dass jede der aktivierten Spritzdüsen 15 einen eigenen sogenannten Spritzfächer 20 ausbilden kann. Bei einem Spritzfächer 20 handelt es sich um die aus der Spritzdüse 15 austretende Trägerflüssigkeit oder Spritzflüssigkeit, die in einem gewissen Raumbereich um die Düse 15 herum ausgebracht wird, also verspritzt wird.
Die Form und der Überdeckungsbereich des Spritzfächers 20 werden dabei primär durch die Spritzdüse 15 definiert. Aber auch der anliegende Flüssigkeitsdruck spielt eine Rolle. Die hier gezeigten Spritzfächer 20 sind im Wesentlichen als ebene kreissegmentartige beziehungsweise fächerartige Spritzmuster ausgebildet. Dies ist insbesondere in der 8 dargestellt, die einen intakten Spritzfächer 20 zeigt. Der Spritzfächer 20 besteht dabei im Normalfall aus einer Vielzahl einzelner Flüssigkeitsstrahlen 21, die zusammengenommen für eine Abdeckung eines gewissen Raumbereiches sorgen. Die Darstellung zeigt eine Verteilung in der Ebene, wohingegen praktisch zumindest eine teilweise räumliche Komponente zum Tragen kommt.
Die Kombination vieler nebeneinander angeordneter Spritzdüsen 15 sorgt dabei dafür, dass auf der gesamten Breite des Auslegers 16 ein gleichmäßiges Spritzbild durch das Nebeneinander beziehungsweise Überlappen der Spritzfächer 20 erreicht werden kann. Dies setzt jedoch voraus, dass alle Spritzdüsen 15 wie vorgesehen funktionieren. Sobald einzelne Düsen 15 Ausfallerscheinungen zeigen, beispielsweise durch eine zumindest teilweise Verstopfung oder einen Defekt, wird das gleichmäßige Spritzbild beeinträchtigt. Dann erfolgt keine homogene Verteilung auf dem Boden.
Ein derartiger defekter Spritzfächer 20 ist in der 9 dargestellt. Mehrere Flüssigkeitsstrahlen 21 fehlen vollständig, wobei einzelne andere Strahlen 21 in Richtung oder Stärke beeinträchtigt sind. Dies führt dann zu einem inhomogenen Ausbringen der Spritzflüssigkeit und damit auch der darin enthaltenen Wirkstoffe. Im Hinblick auf optimale Ergebnisse beim Ausbringen der Spritzflüssigkeit sind derartige Inhomogenitäten möglichst zu vermeiden.
Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, eine Überwachung der einzelnen Spritzfächer 20 mittels optischer Bilderkennung vorzusehen. Hierzu ist wenigstens ein Bildaufnahmegerät 21 vorgesehen. Das Bildaufnahmegerät 21 ist in der Lage, von den Spritzfächern 20 beziehungsweise den einzelnen Flüssigkeitsstrahlen reflektiertes oder gestreutes Licht zu detektieren. So können die Spritzfächer 20 optisch überwacht werden. Dies ist jeweils in den 2 bis 7 in Form unterschiedlicher Ausführungsbeispiele gezeigt.
Als Lichtquelle zur Beleuchtung kommt einerseits das Umgebungslicht in Betracht. Andererseits können auch künstliche Lichtquellen vorgesehen sein. Diese sind dann typischerweise an zentraler Stelle oder auch am Ausleger 16 verteilt angeordnet, so dass eine Beleuchtung aller relevanten Spritzfächer 18 sichergestellt werden kann. Beispielsweise kann ein System mit einer Reihe von Lichtquellen zur separaten Beleuchtung jedes einzelnen Spritzfächers 18 vorgesehen sein, wie dies für die visuelle Überwachung aus dem Stand der Technik bekannt ist. Hierzu eigenen sich beispielsweise separate Leuchtdioden (Light Emitting Diodes, LED) oder andere geeignete Leuchtmittel. Diese hier nicht dargestellten Lichtquellen sind dann typischerweise jeder einzelnen Spritzdüse 15 zugeordnet und hierzu in deren Nähe am Ausleger 16 angeordnet.
Aufgrund der erhaltenen Bilddaten können dann insbesondere Rückschlüsse auf die Form des Spritzfächers 20 und die räumliche Verteilung der Flüssigkeitsstrahlen gezogen werden. Die entsprechende Messdatenaufnahme und Berechnung als Bilderkennung erfolgt mittels einer entsprechenden elektronischen Steuerung beziehungsweise eines Computers. Die Steuerung kann beispielsweise durch wenigstens ein Steuergerät und/oder einen Jobrechner oder ähnliches erfolgen. Diese können beispielsweise an der Spritzeinrichtung 10, am Zugfahrzeug 11 oder auch an beiden angeordnet sein.
Abhängig von der Detektierung fehlerhafter Düsen 15 beziehungsweise Fächer 20 kann eine Benachrichtigung des Bedieners der Spritzeinrichtung 10 beziehungsweise des Fahrers des Zugfahrzeugs 11 erfolgen. Entsprechende Benachrichtigungen lassen sich auf einfache Weise implementieren, beispielsweise als optische, akustische, haptische oder andere Benachrichtigungen. In diesem Fall kann eine Anordnung der Steuerung beziehungsweise Bildererkennungseinheit und/oder des Bildaufnahmegeräts 21 am Zugfahrzeug Vorteile bieten, da die Benachrichtigung an dieser Stelle erfolgt.
Im Ausführungsbeispiel der 5 ist eine Anordnung des Bildaufnahmegeräts 21 am Zugfahrzeug 11 vorgesehen. Das Bildaufnahmegerät 21 ist dazu hier an zentraler Stelle auf dem Dach der Fahrerkabine des Zugfahrzeugs 11 angebracht. Hier könnte auch eine andere Befestigung, beispielsweise mittels eines Arms vorgesehen sein. Ähnliches gilt für eine Befestigung des Bildaufnahmegeräts 21 an der Spritzeinrichtung wie in den 2 und 3.
Gegebenenfalls können auch mehrere Bildaufnahmegeräte 21 beispielsweise zur einfachen Erstellung von Differenzbildern aus zwei zumindest annähernd gleichzeitig aufgenommenen Bildern, wie in der 4 dargestellt vorgesehen sein. In diesem Fall lassen sich die Hintergründe auf einfache Weise herausrechnen. Dort sind zwei Bildaufnahmegeräte 21 zu sehen. Eines ist auf dem Zugfahrzeug 11 und eines auf der Spritzeinrichtung 10 angeordnet.
In den 2 bis 7 ist jeweils ein Bildaufnahmebereich 22 mittels entsprechender Begrenzungen und konzentrischer Kreisbogenabschnitte skizziert. Das Bildaufnahmegerät 21 kann diesen Bereich abdecken, indem entweder ein hinreichend großer Öffnungswinkel des Objektivs einschließlich einer ausreichenden Auflösung des Bildsensors vorgesehen ist oder indem andererseits für eine Verschwenkbarkeit gesorgt wird. In diesem Fall kann das Bildaufnahmegerät 21 um eine oder mehrere Achsen verschenkt werden, um in unterschiedlichen Blickrichtungen arbeiten zu können.
Die von den Flüssigkeitsstrahlen beziehungsweise den einzelnen Flüssigkeitströpfchen des Spritzfächers 20 reflektierten und/oder emittierten Lichtanteile, beispielsweise durch Fluoreszenz, werden dann vom Bildaufnahmegerät 21 empfangen und als Bilddaten aufbereitet. Die aus den Bilddaten ermittelten Messwerte lassen dann Rückschlüsse auf die Form und die Ausbildung des Spritzfächers 20 zu. Damit erfolgt eine separate Messung beziehungsweise Beobachtung jedes einzelnen Spritzfächers 20.
Gegebenenfalls können hierzu auch mehrere verteilte Bildaufnahmegeräte 21 vorgesehen sein, die jeweils nur Teilbereiche abdecken. Hier kann zum Beispiel die Lösung gemäß 4 mit Bildaufnahmegeräten 21 jeweils an Zugfahrzeug 11 und Spritzeinrichtung 10 zum Tragen kommen.
Gegebenenfalls lassen sich auch mehrere an einer Position angeordnete Spritzdüsen 15 überwachen. Beispielsweise, wenn die hier gezeigten Spritzdüsen 15 durch eine Kombination aus mehreren einzelnen Spritzdüsen 15 an derselben Position des Auslegers 16 ersetzt werden, wie insbesondere als Mehrfachdüse, ist die Position des Spritzfächers 20 praktisch dieselbe. Somit kann ein Bildaufnahmegerät 21 zur Überwachung mehrerer, an einem Ort angeordneter Spritzdüsen 15 dienen. Gegebenenfalls müssen leichte Korrekturen bei der Auswertung unterschiedlicher Düsen 15 aufgrund der leichten räumlichen Abweichungen vorgenommen werden.
Die Spritzflüssigkeit kann dabei allein durch Reflektion von Licht in Richtung Bildaufnahmegerät 21 den erforderlichen Kontrast zum Hintergrund ausbilden. Um dies zu verstärken, kann der Spritzflüssigkeit wenigstens ein Mittel zur Kontrastverstärkung zugesetzt sein. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Farbstoff handeln, aber auch um fluoreszierend oder andersartig optisch reagierende Mittel.
In den 6 und 7 sind künstliche Hintergründe 23 gezeigt. Diese dienen dazu, einen definierten Hintergrund und damit einen definierten Kontrast zwischen Spritzfächer 20 und Hintergrund 23 sicherzustellen. Ohne einen derartigen Hintergrund 23 muss der natürliche Hintergrund der Umgebung ständig erfasst und entsprechend eliminiert werden, vorzugsweise durch Herausrechnen.
6 stellt dabei eine Variante mit einem durchgängigen Hintergrund 23 über praktisch der gesamten Breite des Auslegers 16 dar. Dieser Hintergrund 23 kann beispielsweise faltbar und/oder verschiebbar und/oder aufrollbar ausgebildet sein.
7 zeigt den Hintergrund 23 dagegen in Form mehrerer einzelner Elemente, die jeweils nur im Bereich hinter den einzelnen Spritzfächern 20 angeordnet sind. Diese plattenförmigen Elemente 23 sind dabei gerade so groß, dass eine sichere Erfassung der Spritzfächer 20 möglich ist. Dabei wird gleichzeitig eine unnötig große Windangriffsfläche vermieden.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist exemplarisch außerdem nicht jeder Spritzdüse 15 ein derartiges plattenförmiges Element als Hintergrund 23 zugeordnet, sondern nur ausgewählten Spritzdüsen 15. Um aber alle Düsen 15 in gleicher Weise beobachten zu können, ist es in der Regel erforderlich, jede Spritzdüse 15 mit einem Hintergrund 23 zu versehen.
Die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele oder Teilaspekte sind prinzipiell auch miteinander kombinierbar. So kann ein Bildaufnahmegerät 21 oder es können mehrere Bildaufnahmegeräte 21 vorgesehen sein, von denen beispielsweise ein Teil fest installiert und ein anderer Teil verschwenkbar beziehungsweise beweglich angeordnet sein kann.
Auch lassen sich auch lediglich Teilbereiche der Spritzeinrichtung 10 mit einem oder mehreren entsprechenden Bildaufnahmegeräten 21 ausstatten. So kann beispielsweise vorzugsweise der Bereich hinter der Spritzeinrichtung 10 selber, also insbesondere der nicht einsehbare Bereich hinter dem Tank 12, mit wenigstens einem entsprechenden Bildaufnahmegerät 21 versehen sein. So kann der Bediener beziehungsweise Fahrer des Zugsfahrzeugs 11 von seinem Sitzplatz aus die nicht einsehbaren Spritzdüsen 15 per Bildaufnahmegerät 21 kontrollieren oder überwachen lassen, während er die übrigen Spritzdüsen 15 beispielsweise direkt visuell überwachen kann.
Die Verwendung künstlicher Hintergründe 23 wie auch der Zugabe von Farbstoffen beziehungsweise Kontrastmitteln lässt sich ebenfalls in unterschiedlicher Weise erfindungsgemäß mit allen anderen geschilderten Lösungsansätzen kombinieren.
Auch können unterschiedliche Kombinationen dieser Lösungen vorgenommen werden.
Bezugszeichenliste

10: Spritzeinrichtung
11: Zugfahrzeug
12: Tank
13: Ventil
14: Rad
15: Spritzdüse
16: Ausleger
17: Gelenk
18: Segment
19: Tragbalken
20: Spritzfächer
21: Bildaufnahmegerät
22: Bildaufnahmebereich
23: Hintergrund

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007008787 A1 [0005]

Claims

Spritzeinrichtung zum Versprühen von Flüssigkeiten, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit wenigstens einer Spritzdüse (15), vorzugsweise einer Vielzahl von Spritzdüsen (15), zum Versprühen einer Spritzflüssigkeit, insbesondere Wasser, wobei die Spritzflüssigkeit als Trägerflüssigkeit mit wenigstens einem Wirkstoff versetzt sein kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine Überwachung der als Spritzfächer (20) aus der wenigstens einen Spritzdüse (15) austretenden Spritzflüssigkeit mittels optischer Bilderkennung erfolgt.
Spritzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bildaufnahmegerät (21) zur Aufnahme von Bilddaten für die optische Bilderkennung vorgesehen ist, wobei das Bildaufnahmegerät (21) vorzugsweise zur Überwachung und/oder Beobachtung eines Spritzfächers (20), zumindest einiger oder aller Spritzfächer (20) ausgebildet ist.
Spritzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Bildaufnahmegerät (21) bewegbar angeordnet ist, insbesondere verschwenkbar und/oder verfahrbar.
Spritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bildaufnahmegerät (21) wenigstens ein digitales Bildaufnahmegerät (32), insbesondere eine Kamera, vorgesehen ist, vorzugsweise eine 3D-Kamera, eine Hochgeschwindigkeitskamera, eine Kamera zur Flugzeitmessung oder ähnliches.
Spritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildaufnahmegerät (21) und/oder die Kamera zur Aufnahme von Fotos und/oder Filmen ausgebildet ist.
Spritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vom Bildaufnahmegerät (21) aus gesehen im Bereich hinter den Spritzfächern (20) zumindest abschnittsweise ein künstlicher Hintergrund (23) vorgesehen ist, insbesondere eine Blende, ein Vorhang, eine Platte oder ähnliches, wobei vorzugsweise der Hintergrund (23) zur Kontrastverstärkung zwischen Spritzflüssigkeit und Hintergrund (23) eingefärbt ist.
Spritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Spritzflüssigkeit ein Mittel zur Verbesserung der Sichtbarkeit beigemischt ist, vorzugsweise ein Farbstoff, ein Kontrastmittel, ein Leuchtstoff oder ähnliches.
Spritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine spektroskopische Analyse der Spritzfächer (20) erfolgt, wobei vorzugsweise farbige und/oder breitbandige und/oder gefilterte, weiter bevorzugt spektral und/oder polarisierend gefilterte Lichtquellen zur Beleuchtung der Spritzfächer (20) vorgesehen sind.
Spritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine maschinenlesbare Markierung als Identifikationsmittel vorgesehen ist, insbesondere an Bestandteilen und/oder Komponenten der Spritzeinrichtung (10), vorzugsweise zumindest jeweils an den Spritzdüsen (15), um eine Identifikation durch optische Bilderkennung zu ermöglichen.
Spritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bilderkennungseinheit mittels des wenigstens einen Bildaufnahmegerätes (21) aufgenommene Bilddaten verarbeitet, vorzugsweise miteinander vergleicht und/oder verrechnet, weiter vorzugsweise durch Differenz- und/oder Quotientenbildung, besonders vorzugsweise zur Ermittlung insbesondere zeitlicher Änderungen.
Zugfahrzeug mit wenigstens einer Spritzeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Bildaufnahmegerät (21) und/oder eine Bilderkennungseinheit am Zugfahrzeug (11) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Spritzeinrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit wenigstens einer Spritzdüse (15), wobei eine Spritzflüssigkeit durch die wenigstens eine Spritzdüse (15) unter Ausbildung jeweils eines Spritzfächers (20) abgegeben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Spritzfächer (20) mittels optischer Bilderkennung überwacht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bildaufnahmegerät (21) zur Aufnahme von Bilddaten zur Überwachung des wenigstens einen Spritzfächers (20) der wenigstens einen Spritzdüse (15) an der Spritzeinrichtung (10) und/oder an einem mit der Spritzeinrichtung (10) verbundenen Zugfahrzeug (11) angeordnet wird, wobei vorzugsweise mehrere Bildaufnahmegeräte (21) vorgesehen werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hintergrund (21) des Spritzfächer (20) aus den Bilddaten eliminiert wird, vorzugsweise mittels Bildverarbeitung, wobei insbesondere ein künstlicher Hintergrund (23) vom Bildaufnahmegerät (21) gesehen im Bereich hinter dem Spritzfächer (21) vorgesehen wird, vorzugsweise eine Blende, ein Vorhang, eine Platte oder ähnliches, und/oder dass der Spritzflüssigkeit wenigstens ein Mittel zur Verbesserung der Sichtbarkeit beigemischt wird, vorzugsweise ein Farbstoff, ein Kontrastmittel, ein Leuchtstoff oder ähnliches, und/oder dass die Bilddaten der Spritzfächer (20) spektroskopisch ausgewertet werden, wobei vorzugsweise die Spritzfächer (20) mittels farbiger Lichtquellen beleuchtet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten mittels wenigstens einer elektronischen Bildauswerteeinheit zur Erkennung der Spritzfächer (20) ausgewertet werden, vorzugsweise durch Ermittlung von Unterschieden zwischen mehreren Bilddaten, insbesondere zeitlich nacheinander aufgenommenen Bildern beziehungsweise Bilddaten und/oder mittels verschiedener Bildaufnahmegeräte (21) aufgenommener Bilddaten, wie beispielsweise durch Differenz- und/oder Quotientenbildung.