-
Die Erfindung betrifft eine Fluggeräteanordnung zur sensorischen Erkundung und/oder Überwachung landwirtschaftlicher Flächen und/oder Vorgänge, mit einem Fluggerät, das über ein erstes Kabel mit einem landgebundenen Fahrzeug verbunden ist.
-
Technologischer Hintergrund
-
Bei landwirtschaftlichen Arbeiten kann es vorteilhaft sein, die zu bearbeitende Fläche, bei der es sich insbesondere um eine abzuerntende Fläche handeln kann, mit einem Fluggerät zu überfliegen und mittels geeigneter Sensoren zu untersuchen, um den nachfolgenden Arbeitsvorgang optimal auf die Fläche abstimmen zu können. Auch können Überladevorgänge von einer Erntemaschine auf ein Transportfahrzeug durch Fluggeräte besser beobachtet und kontrolliert werden als von der Erntemaschine oder dem Transportfahrzeug aus. Zum Stand der Technik sei auf die
DE 10 2010 038 661 A1 verwiesen.
-
Um die Flugzeit des Fluggerätes zu verlängern, wurde bereits vorgeschlagen, das Fluggerät durch ein Kabel mit einem landgebundenen Fahrzeug zu verbinden (
DE 10 2014 201 203 A1 ). Durch das Kabel wird das Fluggerät mit Strom versorgt und Sensordaten werden auf das Fahrzeug übertragen.
-
Allerdings benötigt das in der
DE 10 2014 201 203 A1 beschriebene Fluggerät eine eigene Flugsteuerung, mit der die Position des Fluggeräts vorgegeben wird. Durch Sensoren wird zwar die Winkelausrichtung und Zugkraft des Kabels erfasst; diese dient jedoch lediglich dazu, eine Abschätzung der Windstärke und Windrichtung durchzuführen. Die Flugsteuerung ist relativ aufwändig, denn sie muss in der Lage sein, die Position des Fluggeräts in drei Dimensionen absolut oder relativ zum Fahrzeug hinreichend genau zu erfassen, um das Fluggerät durch entsprechende Ansteuerung von Flugmotoren der Drehflügel an der gewünschten Stelle zu halten.
-
Aufgabe
-
Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine Fluggeräteanordnung zur sensorischen Erkundung und/oder Überwachung landwirtschaftlicher Flächen und/oder Vorgänge bereitzustellen, die auch ohne aufwändige Flugsteuerung, welche eine relative oder absolute Positionsbestimmung des Fluggeräts benötigt, auskommen kann.
-
Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert.
-
Eine Fluggeräteanordnung zur sensorischen Erkundung und/oder Überwachung landwirtschaftlicher Flächen und/oder Vorgänge umfasst ein Fluggerät, das über ein erstes Kabel und ein zweites, vom ersten Kabel beabstandetes Kabel mit einem landgebundenen Fahrzeug verbunden ist. Die beiden Kabel geben die Position des Fluggeräts vor.
-
Es wird somit durch die beiden Kabel ein Dreieck oder Trapez zwischen dem Fluggerät und dem landgebundenen Fahrzeug gebildet, um die vom Fluggerät gegenüber dem Fahrzeug eingenommene Position vorzugeben. Dadurch erübrigt sich eine komplexe Flugsteuerung des Fluggeräts, die eine Positionserfassung des Fluggeräts erfordern würde.
-
Insbesondere sind das erste Kabel und zweite Kabel an horizontal beabstandeten Befestigungspunkten mit dem Fahrzeug und/oder dem Fluggerät verbunden. Die Kabel sind demnach in horizontaler Richtung voneinander beabstandet. Wenn die Befestigungspunkte auf Seiten des Fluggeräts und des Fahrzeugs voneinander beabstandet sind, erhält man das erwähnte Trapez oder Rechteck, das nicht nur den horizontalen Abstand der Befestigungspunkte des Fluggeräts vom Fahrzeug vorgibt, sondern auch die relative Ausrichtung der Befestigungspunkte des Fluggeräts gegenüber dem Fahrzeug. Mit anderen Worten kann das Fluggerät auf diese Weise um die Hochachse gegenüber dem Fahrzeug ausgerichtet werden. Das führt auch zu dem Vorteil, dass seitens des Fluggeräts keine Mittel zur seitlichen Positionsveränderung erforderlich sind. Das Fluggerät kommt somit im einfachsten Fall mit nur zwei Drehflügeln aus, die sich gegensinnig drehen.
-
Das erste Kabel und zweite Kabel werden auf Seite des Fahrzeugs vorzugsweise möglichst hoch angebracht, z. B. am Dach einer Kabine befestigt.
-
Das Fluggerät kann durch ein drittes Kabel mit dem Fahrzeug verbunden werden, dessen Befestigungspunkt am Fahrzeug gegenüber dem Befestigungspunkt des ersten und/oder zweiten Kabels am Fahrzeug in vertikaler Richtung versetzt ist. Durch das dritte Kabel wird die vertikale Position des Fluggeräts gegenüber dem Fahrzeug vorgegeben. In vertikaler Richtung kann die Position des Fluggeräts alternativ oder zusätzlich durch einen Sensor vorgegeben werden, der die Höhe des Fluggeräts über dem Boden erfasst.
-
Insbesondere kann der Befestigungspunkt des dritten Kabels am Fluggerät gegenüber dem Befestigungspunkt des ersten und/oder zweiten Kabels am Fluggerät in vertikaler Richtung versetzt sein. Dadurch wird die Ausrichtung des Fluggeräts um die horizontale Drehachse festgelegt. Alternativ oder zusätzlich kann die Ausrichtung des Fluggeräts um die Querachse und die Längsachse durch einen Schwerkraft- oder Trägheitssensor kontrolliert werden.
-
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass Drehflügel des Fluggeräts im Sinne einer Straffung des ersten und zweiten Kabels antreibbar sind. Die Drehflügel werden demnach so angeordnet und angetrieben, dass sie das erste und zweite Kabel vom Fahrzeug wegziehen und straffen und somit die Position des Fluggeräts vorgeben.
-
Die Drehzahl der Drehflügel kann anhand von Sensoren gesteuert werden, welche die Zugkraft im ersten, zweiten und/oder dritten Kabel erfassen. Eine Steuerung kontrolliert den Antrieb der Drehflügel in dem Sinne, dass eine definierte Zugkraft aufrechterhalten wird. Dadurch erspart man sich eine übermäßige Leistung für den Antrieb der Drehflügel, kann sie aber bei Bedarf, z.B. Gegenwind, selbsttätig anheben.
-
Das erste Kabel, zweite Kabel und ggf. dritte Kabel werden auf Seite des Fahrzeugs vorzugsweise durch Aufspuleinrichtungen befestigt, mit denen die Kabel zur Einstellung der Position des Fluggeräts gegenüber dem Fahrzeug abgespult und in eine Außerbetriebsposition des Fluggeräts eingezogen werden können. Durch die Abspuleinrichtungen kann somit das Fluggerät mehr oder weniger weiter vom Fahrzeug fort oder näher heran geführt werden, um bestimmte Stellen sensorisch untersuchen zu können. Durch das dritte Kabel kann die Höhe des Fluggeräts über dem Boden variiert werden.
-
Das Fluggerät kann in der Außerbetriebsposition auf einer Halterung des Fahrzeugs aufliegen.
-
Das erste und/oder zweite (oder das erwähnte dritte) Kabel kann zur elektrischen und/oder optischen Energie- und/oder Datenübertragung zwischen dem Fahrzeug und dem Fluggeräts dienen, das mit Sensoren ausgestattet ist, die zur Erkundung eines Feldes und/oder zur Überwachung von Vorgängen dient, wie der Überladung von Erntegut von einer Erntemaschine auf ein Transportfahrzeug. Eines (oder zwei) der Kabel kann auch als einfache Leine ohne elektrische Leitungen ausgeführt sein.
-
Ausführungsbeispiel
-
In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, wobei die Bezugszeichen nicht zu einer einschränkenden Auslegung der Patentansprüche herangezogen werden dürfen. Es zeigt:
-
1: eine seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Erntemaschine mit einem Fluggerät,
-
2 eine Draufsicht auf den vorderen Bereich der Erntemaschine der 1 bei in Betrieb befindlichem Fluggerät, und
-
3 eine Draufsicht auf den vorderen Bereich der Erntemaschine der 1 bei in Ruheposition befindlichem Fluggerät.
-
Eine in 1 gezeigte selbstfahrendes, landgebundenes Fahrzeug 10 in Form eines Mähdreschers ist auf vorderen angetriebenen und rückwärtigen lenkbaren Rädern 12 bzw. 14 getragen und weist eine Fahrerkabine 16 auf, von der aus sie von einem Fahrer bedient werden kann. An die Fahrerkabine 16 schließt sich rückwärtig ein Korntank 18 an, der in ihn abgegebenes Gut über ein Entleerrohr 20 nach außen abgeben kann. Der Korntank 18 lagert auf einem Rahmen 22, in dem zugeführtes Gut auf dem Weg über eine Dreschtrommel 24, einen Dreschkorb 26 und eine Wendetrommel 28 in seine großen und kleinen Bestandteile zerlegt wird. Auf daran anschließenden Schüttlern 30, sowie auf einem Vorbereitungsboden 32 und Sieben 34 wird eine weitere Trennung des geernteten Guts durchgeführt, wobei schließlich der ausgedroschene Gutanteil in den Korntank 18 gefördert wird, die großen Erntegutteile über die Schüttler 30 auf den Boden abgelegt werden und leichte Bestandteile mittels eines Gebläses 36 von den Sieben 34 ebenfalls auf den Boden geblasen werden. Auf dem Boden liegendes oder stehendes Gut wird über einen Schrägförderer 38 und eine Steinfangmulde 40 der Dreschtrommel 24 zugeführt, nachdem es von einer Erntegutaufnahmevorrichtung in Form eines Schneidwerks 42 vom Boden aufgenommen worden ist. Den nachfolgenden Ausführungen ist voranzustellen, dass sich Richtungsangaben, wie vor, hinter, oberhalb und unterhalb, im Folgenden auf die Vorwärtsrichtung V des Fahrzeugs 10 beziehen.
-
Das Schneidwerk 42 umfasst einen Rahmen, der sich aus Seitenwänden, einer Rückwand 48 mit einem an ihrer Oberseite angeordneten Querträger 50 und einem Boden 52 zusammensetzt. Der mittlere Bereich des Querträgers 50 wird durch geeignete Mittel, z. B. Haken, lösbar am Schrägförderer 38 angehängt. An der Vorderseite des Bodens 52 ist ein Mähwerksbalken 54 mit sich hin- und herbewegenden Messern angeordnet. In Vorwärtsrichtung V hinter dem Mähwerksbalken 54 befindet sich eine über die Breite des Schneidwerks 42 erstreckende, nach hinten geringfügig ansteigende Rampe 56, die mit dem Boden 52 starr verbunden ist. Hinter der Rampe 56 folgen drei seitlich nebeneinander angeordnete Fördergurtzusammenbauten 58 mit sich entgegen der Vorwärtsrichtung V nach hinten erstreckender Förderrichtung, hinter denen eine sich quer zur Vorwärtsrichtung V erstreckende Querförderschnecke 60 vorgesehen ist, die sich aus einem Rohr mit daran angeschweißten Förderwendeln und in ihrem mittleren Bereich vorgesehenen gesteuerten Einzugsfingern aufbaut. Oberhalb des Mähwerksbalkens 54 und der Fördergurtzusammenbauten 58 befindet sich eine höhenverstell- und in Vorwärtsrichtung verschiebbar am Rahmen des Schneidwerks 42 angebrachte, antreibbare Haspel 44, die sich quer zur Vorwärtsrichtung V erstreckt.
-
Oberhalb des Schneidwerks 42 ist eine Sensoranordnung angebracht, die eine Kamera 68 umfasst, welche von vorn und oben auf das Schneidwerk 42 blickt und mit einem Weitwinkel- oder Fischaugenobjektiv ausgestattet sein kann. Die Sensoranordnung ist als Fluggerät 62 ausgeführt, das an einem Gestell 64 angebrachte Drehflügel 66 umfasst. Bei dem Fluggerät 62 kann es sich insbesondere um einen unbemannten (Modell-)Helikopter, Quadrokopter oder eine andere, geeignete Drohne handeln. Die Sensoranordnung 62 kann auch weitere Sensoren 70 umfassen, die beispielsweise den Erntegutbestand vor dem Schneidwerk 42 optisch erfassen, um die Vortriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 10 zu steuern und es bei Erkennung von Hindernissen selbsttätig anzuhalten. Zudem kann am Fluggerät 62 ein nach vorn blickender Abstandssensor (nicht gezeigt) angebracht werden, der eventuell vor dem Fluggerät 62 befindliche Hindernisse, wie Masten o.ä. erkennt und veranlasst, dass ggf. das Fluggerät 62 nach hinten gezogen wird, um eine Kollision zu vermeiden.
-
Das Fluggerät 62 ist über ein erstes Kabel 72a und ein zweites Kabel 72b mit jeweils einer oberen, vorderen Ecke der Fahrerkabine 16 verbunden. Die Kabel 72a und 72b sind im Abstand voneinander mit dem Gestell 64 gekoppelt. Die Kabel 72a, 72b bilden demnach ein insbesondere symmetrisches Trapez, das die Position des Fluggeräts 62 in Vorwärtsrichtung V und um die Hochachse definiert, wie in der 2 gezeigt wird. Durch Aufspuleinrichtungen 76a, 76b können die Kabel 72 eingezogen werden, wenn das Fluggerät 62 nicht benötigt wird, z.B. bei der Fahrt auf einer Straße. Die Drehflügel 66 werden dann angehalten und das Fluggerät 62 liegt auf einer Halterung 78 auf, die an der Fahrerkabine 16 befestigt ist, beispielsweise seitlich daneben, oder das Fluggerät wird bei einer Transportfahrt mit oder ohne daran befestigten Kabeln 72a, 72b, 72c anderweitig verstaut.
-
Zur Vorgabe der vertikalen Position des Fluggeräts 62 dient ein drittes Kabel 72c, das unterhalb der Befestigungspunkte des ersten und zweiten Kabels 72a, 72b am Gestell 64 des Fluggeräts 62 angebracht ist. Das dritte Kabel 72c ist an der unteren Kante der Fahrerkabine 16 befestigt und dort ebenfalls auf einer Aufspuleinrichtung 76c aufgewickelt. Das dritte Kabel 72c legt somit die vertikale Position des Fluggeräts 62 und dessen Drehwinkel um die horizontale, quer zur Vorwärtsrichtung V verlaufende Achse fest.
-
Die Drehflügel 66 werden durch eine Steuerung 82 des Fluggeräts 62 derart angesteuert, dass das Fluggerät 62 die Kabel 72a, 72b, 72c jeweils mit einer definierten Kraft spannt und so die Position des Fluggeräts 62 in Vorwärtsrichtung vorgegeben wird. Diese Kraft kann durch Sensoren erfasst werden, welche das Drehmoment in den Aufspuleinrichtungen 76a, 76b, 76c erfassen, oder sie sind zwischen dem Gestell 64 und den einzelnen Kabeln 72a, 72b, 72c angeordnet. Durch geeignete Ansteuerung der Aufspuleinrichtungen 76a, 76b, 76c kann die Steuerung 82 auf eine Eingabe des Bedieners aus der Fahrerkabine 16 (oder automatische Vorgabe einer Kontrollanordnung 74 des Fahrzeugs 10) hin das Fluggeräts 62 in eine gewünschte Position dirigieren, wobei neben der Betriebsposition der 1 und 2 und der Außerbetriebsposition der 3 auch andere Positionen denkbar wären, in denen das Fluggerät 62 gegenüber der Betriebsposition der 1 und 2 nach oben oder unten und/oder nach vorn oder hinten versetzt ist. In einem gewissen Bereich kann das Fluggerät 62 durch unterschiedliche Ansteuerung der Aufspuleinrichtungen 76a und 76b auch in seitlicher Richtung verstellt werden.
-
Die Stromversorgung des Fluggeräts 62 erfolgt über eines oder beide der Kabel 72, wie auch die Übertragung der Bilddaten der Kamera 68 auf eine Kontrollanordnung 74. Letztere ermöglicht es, die Bilder der Kamera 68 auf einer Anzeigeeinrichtung in der Fahrerkabine 16 anzuzeigen, sodass der Bediener seinerseits die Einstellungen des Erntevorsatzes 42 optimieren kann, insbesondere hinsichtlich der Position der Haspel 44 in Vorwärtsrichtung und vertikaler Richtung. Auch besteht die Möglichkeit, die Position der Haspel 44 in Vorwärtsrichtung und vertikaler Richtung durch die Kontrollanordnung 74 anhand einer Bildauswertung der Bilddaten der Kamera selbsttätig einzustellen. Mit anderen Worten können Schneidwerksverluste durch vor dem Messerbalken herabfallendes Erntegut erkannt und selbsttätig vermieden oder vermindert werden. Bei Erntevorsätzen 42 mit in Vorwärtsrichtung verstellbaren Messerbalken kann auch eine selbsttätige Positionierung des Messerbalkens im Sinne einer Minimierung von Verlusten erfolgen.
-
Die Bilder des Fluggeräts 62 können nicht nur zur selbsttätigen oder manuellen Einstellung von Betriebsparametern der Haspel 44 dienen, d.h. die Annahme des Ernteguts durch die Haspel 44 kontrollieren, sondern alternativ oder zusätzlich den Gutfluss innerhalb des Erntevorsatzes 42 überwachen. So können sie erkennen, wenn die Gutzuführung der Querförderschnecke 60 in den Schrägförderer 38 ungleichmäßig ist, sei es in zeitlicher Hinsicht (d.h. wenn das Erntegut beispielsweise in größeren Blöcken abgegeben wird) oder in räumlicher Hinsicht (z. B. wenn mehr Erntegut an einer Seite einläuft als an einer anderen Seite). Dadurch können manuell oder selbsttätig geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden, wie beispielsweise eine Verstellung von Abstreifern im Erntevorsatz oder durch Verändern der Drehzahl der Querförderschnecke 60. Blockaden vor dem Messerbalken, die bei nicht ordnungsgemäßer Arbeitsweise des Messerbalkens entstehen können, z.B. bei Unkraut oder feuchten Bedingungen oder Lagergetreide, das zu nicht richtig abgeschnittenem Erntegut führt, das sich dann mit Erdreich zusammen ansammelt, können selbsttätig erkannt werden. Dann kann die Erntemaschine 10 selbsttätig angehalten werden und der Bediener zum Zurücksetzen der Erntemaschine 10 oder zur manuellen Beseitigung der Blockade aufgefordert werden.
-
Bei einer anderen möglichen Ausführungsform würde das Kabel 72c entfallen und die Steuerung 82 kontrolliert die Motoren der Drehflügel 66 derart, dass eine gewünschte Höhe über dem Boden oder dem Erntegutbestand eingehalten wird, die mit dem Sensor 70 auf beliebige Weise (z.B. Ultraschall, Radar, Lichtlaufzeitmessung, Stereokamera etc.) erfasst werden kann.
-
Zu möglichen anderen Anwendungsbereichen des Fluggeräts
62 sei auf die Offenbarung der
DE 10 2014 201 203 A1 verwiesen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010038661 A1 [0002]
- DE 102014201203 A1 [0003, 0004, 0031]
