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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein System zum Bewerten der Leistung eines Erntevorsatzes zum Ernten von Erntegut von einem Feld.
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Hintergrund der Erfindung
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Erntevorsätze werden in der Landwirtschaft zum Ernten von Erntegut verwendet. Das Erntegut wird gesammelt und gegebenenfalls der Erntemaschine zur Weiterverarbeitung zugeführt. Je nach Erntegutart können unterschiedliche Erntevorsätze verwendet werden. Für die Getreideernte werden Erntevorsätze verwendet, die einen Mähbalken zum Schneiden des Ernteguts und einen Querförderer wie eine Querschnecke oder ein Förderband zum Zuführen des Ernteguts zur Mitte des Erntevorsatzes aufweisen, von wo es in einen Schrägförderer eines Mähdreschers zugeführt wird. Solche Erntevorsätze können auch zum Schneiden und Schwaden von Getreide oder anderem Erntegut wie Gras für eine spätere Aufnahme verwendet werden. Schwadgut wird mit einer Aufnahme gesammelt und Maiskolben werden von einem Maisvorsatz mit Pflückwalzen oder einem Ganzpflanzenmäher geerntet. Dies sind nur einige Beispiele für Erntevorsätze, die in der Landwirtschaft verwendet werden.
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Während die Automatisierung von Erntemaschinen, insbesondere bei Mähdreschern, relativ ausgereift ist, bleibt der Betrieb des Erntevorsatzes derzeit dem Bediener der Erntemaschine überlassen. Der Bediener muss ständig beobachten, ob das Erntegut richtig aufgenommen oder geschnitten wird und ob die Querförderung auch wie gewünscht erfolgt. Störungen bei der Erntegutaufnahme und Förderung können aus zahlreichen Gründen auftreten, beispielsweise durch Überschreiten einer nutzbaren Vorwärtsgeschwindigkeit und damit Überlastung des Querförderers durch Erntegutansammlung, durch Unkrautumschlingung von Erntevorsatzteilen oder dadurch, dass der Mähbalken zu hoch über dem Boden ist oder in das Erdreich eindringt. Die Aufgabe, den Erntegutfluss in den und innerhalb des Erntevorsatzes zu beobachten, ist für den Bediener ziemlich aufwendig.
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Im Stand der Technik sind einige Vorschläge für eine elektronische Wahrnehmung von Problemen bei der Erntegutzufuhr in einem Erntevorsatz gemacht worden, in der Regel unter Verwendung einer Kamera und eines Bildverarbeitungssystems zur Erfassung von Störungen in einem Erntegutaufnahmesystem und Überwachung des Erntegutflusses in einer Erntegutaufnahmevorrichtung (
DE 10 2008 032 191 A1 ,
DE 10 2016 202 627 A1 ,
US 9 928 606 B2 ,
US 2018/0084719 A1 ). Die optische Überwachung des Erntegutflusses in einem Erntevorsatz kann eine Herausforderung darstellen, da die Kamera vor dem Erntevorsatz angebracht werden müsste, was eine Drohne oder ein Stabsystem zum Halten der Kamera erfordern würde, um brauchbare Bilder zu erhalten. Die vorliegende Erfindung beabsichtigt, dieses und andere Probleme zu überwinden.
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Eine vorausschauende Messung von Erntegutmengen vor dem Erntevorsatz mit optischen Mitteln (Kamera oder Laser) wird in der
DE 101 30 665 A1 beschrieben. Der Gutdurchsatz wird auch in der Erntemaschine gemessen und dient zur Überprüfung des vorausschauenden Sensors und ggf. zur Abgabe eines Fehlersignals, um einem Bediener zur Überprüfung des Sensors zu veranlassen.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
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Ein System zum Bewerten der Leistung eines Erntevorsatzes zum Ernten von Erntegut von einem Feld umfasst eine erste Erfassungsanordnung, die konfiguriert ist, um einen Wert zu erfassen, der eine erwartete Erntegutmenge innerhalb des Erntevorsatzes darstellt, eine zweite Erfassungsanordnung, die konfiguriert ist, um einen Wert zu erfassen, der eine Erntegutmenge innerhalb des Erntevorsatzes darstellt, und eine elektronische Steuereinheit, die mit der ersten Erfassungsanordnung und der zweiten Erfassungsanordnung verbunden und konfiguriert ist, um einen Wert bezüglich einer erwarteten Erntegutmenge innerhalb des Erntevorsatzes, wobei die erwartete Menge auf Grundlage des Signals von der ersten Erfassungsanordnung berechnet wird, mit einer erfassten Erntegutmenge innerhalb des Erntevorsatzes, wobei die erfasste Menge auf Grundlage des Signals von der zweiten Erfassungsanordnung berechnet wird, zu vergleichen, und um ein Ausgangssignal bereitzustellen, das eine Fehlfunktion des Erntevorsatzes angibt, falls die erwartete Erntegutmenge innerhalb des Erntevorsatzes von der erfassten Erntegutmenge innerhalb des Erntevorsatzes um mehr als einen Schwellenwert abweicht.
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Mit anderen Worten erfasst das System einerseits mit einer ersten Erfassungsanordnung prädiktiv die Menge, insbesondere zumindest eines Volumens oder Gewichts, das zu einem bestimmten Zeitpunkt (der zum Zeitpunkt der Gewinnung und Speicherung des Signals von der ersten Erfassungsanordnung in der Zukunft liegt) innerhalb des Erntevorsatzes erwartet wird. Sobald dieser bestimmte Zeitpunkt erreicht ist, wird die (erfasste) Erntegutmenge innerhalb des Erntevorsatzes mit einer zweiten Erfassungsanordnung erfasst und von einer elektronischen Steuereinheit mit der erwarteten Erntegutmenge verglichen. Falls diese beiden Werte zumindest annähernd oder innerhalb eines vorgegebenen Schwellenbereiches gleich sind, kann davon ausgegangen werden, dass der Erntevorsatz ordnungsgemäß arbeitet. Unterscheiden sich die beiden Werte hingegen mehr als der vorgegebene Schwellenbereich, kann von einer Fehlfunktion des Vorsatzes ausgegangen werden. Dies kann beispielsweise im Falle, dass die erwartete Menge größer als die erfasste Menge ist, auf einen Schneidanordnungsfehler des Erntevorsatzes (Schnitthöhe zu groß oder Mähbalken mit Erntegut blockiert oder überhaupt nicht in Bewegung) zurückzuführen sein und im Falle, dass die erwartete Menge geringer als die erfasste Menge ist, auf einen Zuführungsfehler innerhalb des Erntevorsatzes (Erntegutansammlung in einem Förderer) zurückzuführen sein. In beiden Fällen wird von der elektronischen Steuereinheit ein Ausgangssignal ausgegeben, das eine Fehlfunktion des Erntevorsatzes anzeigt. Dieses Ausgangssignal kann einfach über eine Benutzerschnittstelle an einen Bediener gegeben werden, damit dieser das Problem auf seiner Seite beheben kann, oder es kann zur automatischen Behebung des Problems verwendet werden, indem ein Arbeitsparameter der Erntemaschine automatisch geändert wird, wie beispielsweise eine Änderung der Schnitthöhe oder eine Verringerung der Vorwärtsgeschwindigkeit.
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Die erste Erfassungsanordnung ist konfiguriert, um Erntegutmengen zu erfassen, die verschiedenen Zonen über die Breite des Erntevorsatzes zugeordnet sind, und die zweite Erfassungsanordnung ist konfiguriert, um Erntegutmengen zu erfassen, die verschiedenen Zonen über die Breite des Erntevorsatzes zugeordnet sind, und die elektronische Steuereinheit ist konfiguriert, um erwartete Erntegutmengen innerhalb des Erntevorsatzes für die verschiedenen Zonen zu berechnen und die erwarteten Mengen mit den erfassten Mengen für die jeweiligen unterschiedlichen Zonen zu vergleichen und ein Ausgangssignal bereitzustellen, das eine Fehlfunktion des Erntevorsatzes anzeigt, falls die erwartete Erntegutmenge innerhalb mindestens einer Zone entlang des Erntevorsatzes mehr als einen Schwellenwert von der erfassten Erntegutmenge innerhalb mindestens einer Zone des Erntevorsatzes abweicht. Somit wird die erwartete und erfasste Erntegutmenge durch die erste und die zweite Erfassungsanordnung in getrennter Weise für mehrere Zonen über die Breite des Erntevorsatzes bereitgestellt. Dies verbessert die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Systems.
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Die elektronische Steuereinheit kann konfiguriert sein, um ein Bodengeschwindigkeitssignal bezüglich der Bodengeschwindigkeit des Erntevorsatzes in einer Vorwärtsrichtung und ein Zuführgeschwindigkeitssignal bezüglich der Geschwindigkeit, mit der Erntegut durch den und/oder aus dem Erntevorsatz zugeführt wird, zu empfangen und den Wert bezüglich der erwarteten Erntegutmenge innerhalb des Erntevorsatzes basierend auf dem ersten Sensorwert, dem Bodengeschwindigkeitssignal und dem Zuführgeschwindigkeitssignal zu berechnen.
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Die erste Erfassungsanordnung kann mindestens eine Kamera und/oder ein Bildverarbeitungssystem und/oder ein Lidarsystem umfassen.
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Die zweite Erfassungsanordnung umfasst einen Sensor zum Erfassen des Gewichts und/oder Volumens des Ernteguts innerhalb des Erntevorsatzes. Die erste Erfassungsanordnung kann auch das Gewicht oder das Volumen des zu erntenden Ernteguts erfassen.
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Die elektronische Verarbeitungseinheit kann konfiguriert sein, um das Gewicht des Ernteguts oder das Volumen des Ernteguts in Abhängigkeit von einem von der zweiten Erfassungsanordnung erfassten Wert des Ernteguts und in Abhängigkeit von mindestens einem Parameter zu berechnen, wobei der mindestens eine Parameter in einem Speicher gespeichert oder von einem Sensor erfasst wird. Wenn die erste Erfassungsanordnung das Gewicht oder das Volumen des zu erntenden Ernteguts erfasst, kann die elektronische Verarbeitungseinheit in analoger Weise ausgebildet sein, eines von dem Volumen des Ernteguts und dem Gewicht des Ernteguts auf der Grundlage eines von der ersten Erfassungsanordnung erfassten Werts des Ernteguts und auf der Grundlage eines Parameters zu berechnen, wobei der mindestens eine Parameter in einem Speicher gespeichert oder von einem Sensor erfasst wird.
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Die zweite Erfassungsanordnung umfasst einen Sensor zum Erfassen eines Gewichts von Erntegut auf einem Förderer und einen Sensor zum Erfassen eines Drehmoments zum Antreiben eines Förderers, der Erntegut in dem Erntevorsatz fördert.
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Die zweite Erfassungsanordnung ist konfiguriert, um Erntegutmengen, die in den verschiedenen Zonen über die Breite des Erntevorsatzes aufgenommen werden (von dem Feld aufgenommen), und/oder Erntegutmengen, die in den verschiedenen Zonen über die Breite des Erntevorsatzes enthalten sind (von dem Feld aufgenommenes plus von der Seite aufgenommenes Erntegut), zu erfassen.
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Die elektronische Steuereinheit ist konfiguriert, um die Erntegutmengen, die in den verschiedenen Zonen über die Breite des Erntevorsatzes erwartet werden und die von der ersten Erfassungsanordnung erfasst werden, mit den Erntegutmengen zu vergleichen, die in den verschiedenen Zonen über die Breite des Erntevorsatzes aufgenommen werden und die von der zweiten Erfassungsanordnung erfasst werden. Beide Erfassungsanordnungen erfassen somit das in den verschiedenen Zonen ankommende Erntegut und ihre Signale werden direkt verglichen.
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Die elektronische Steuereinheit kann in einer anderen Ausführungsform konfiguriert sein, um die erwarteten Erntegutmengen in den verschiedenen Zonen über die Breite des Erntevorsatzes, die von der ersten Erfassungsanordnung über die Breite des Erntevorsatzes erfasst werden, zu integrieren und die integrierten Erntegutmengen mit den Erntegutmengen zu vergleichen, die in den verschiedenen Zonen über die Breite des Erntevorsatzes enthalten sind und die von der zweiten Erfassungsvorrichtung erfasst werden. In dieser Ausführungsform wird berechnet, wie viel Erntegut in jeder Zone enthalten sein soll, basierend auf den Signalen der ersten Erfassungsvorrichtung, indem die eingehenden Erntegutmengen über die Breite des Erntevorsatzes integriert werden und die jeweilige Vorwärtsgeschwindigkeit des Erntevorsatzes und Querfördergeschwindigkeiten und Ausgabegeschwindigkeiten des Erntevorsatzes berücksichtigt werden, wie oben beschrieben. Diese Mengen werden mit den von der zweiten Erfassungsanordnung signalisierten Mengen verglichen, die vergleichbare Werte darstellen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die elektronische Steuereinheit konfiguriert, um die Erntegutmengen, die voraussichtlich in verschiedenen Zonen über die Breite des Erntevorsatzes aufgenommen werden und die von der ersten Erfassungsanordnung erfasst werden, mit jeweiligen Teilen der Erntegutmengen zu vergleichen, die in den verschiedenen Zonen über die Breite des Erntevorsatzes enthalten sind und die von der zweiten Erfassungsanordnung erfasst werden, die den jeweiligen Zonen zugeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird basierend auf den Signalen der ersten Erfassungsanordnung erfasst, wie viel Erntegut in jeder Zone aufgenommen wird. Die Signale der zweiten Erfassungsanordnung, die integrierte Werte für die Breite des Erntevorsatzes darstellen, werden differenziert, um die aufgenommenen Mengen zu berechnen, und dieser Wert wird mit den von der ersten Erfassungsanordnung signalisierten Mengen verglichen, die vergleichbare Werte darstellen.
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In einer möglichen Ausführungsform teilen sich die erste Erfassungsanordnung und die zweite Erfassungsanordnung mindestens einen Sensor. Dabei kann es sich insbesondere um eine oder mehrere Kameras mit einem Bildverarbeitungssystem handeln, die auf das Feld vor dem Erntevorsatz gerichtet sind, um die erwartete aufzunehmende Erntegutmenge zu ermitteln, und auch in den Erntevorsatz gerichtet sind, um die darin vorhandene Erntegutmenge zu ermitteln. In einer weiteren Ausführungsform werden von der ersten und zweiten Erfassungsanordnung unterschiedliche Sensoren verwendet.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Draufsicht auf einen Mähdrescher und einen Erntevorsatz mit einem System zum Beurteilen der Leistung des Erntevorsatzes.
- 2 ist eine Draufsicht auf den Mähdrescher und den Erntevorsatz, wobei die Endlosförderbänder der linken und rechten Seite des Erntevorsatzes entfernt sind.
- 3 ist eine schematische Darstellung des Systems zur Beurteilung der Leistung des Erntevorsatzes in Kombination mit einer fragmentarischen Vorderansicht der Endlosbandförderer, Rollen und vorderen Rollenhalterungen des Erntevorsatzes in Schnittlinie 3-3 in 2.
- 4 ist eine schematische Draufsicht auf den Erntevorsatz und den Schrägförderer.
- 5 ist ein Flussdiagramm, nach dem die elektronische Steuereinheit des Systems während der Ernte arbeitet.
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Ausführliche Beschreibung
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Unter Bezugnahme auf 1 trägt eine landwirtschaftliche Erntemaschine 100 (hier als Mähdrescher gezeigt) einen reihenunabhängigen Erntevorsatz 102 (hier als Förderbandplattform gezeigt) an einem Schrägförderer 104, wobei der Schrägförderer 104 an einem vorderen Ende der landwirtschaftlichen Erntemaschine 100 befestigt ist und sich davon nach vorne erstreckt. Der Erntevorsatz 102 umfasst einen Rahmen 106, der sich seitlich und senkrecht zur Fahrtrichtung „V“ der landwirtschaftlichen Erntemaschine 100 erstreckt, wenn sie durch das Feld fährt und Erntegut erntet. Der Rahmen 106 umfasst ein hinteres Querrahmenelement 108 und ein vorderes Querrahmenelement 110. Jedes dieser Rahmenelemente erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Erntevorsatzes 102. Der Erntevorsatz 102 umfasst ferner ein sich hin- und herbewegendes Messer 112, das sich seitlich und senkrecht zur Fahrtrichtung „V“ erstreckt und an einer vorderen Kante des Rahmens 106, insbesondere an einem vorderen Querträger 110, befestigt ist. Das sich hin- und herbewegende Messer 112 erstreckt sich im Wesentlichen über die gesamte Breite des Erntevorsatzes 102.
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Der Erntevorsatz 102 umfasst ferner drei Endlosbandförderer, einen linksseitigen Endlosbandförderer 114, einen rechtsseitigen Endlosbandförderer 116 und einen mittleren Endlosbandförderer 118. Der linksseitige Endlosbandförderer 114 besteht aus einem Endlosband 120 und fünf Rollen 122, um die das Endlosband 120 umläuft. Wenigstens eine dieser Rollen 122 wird von einem Motor (nicht gezeigt) angetrieben, um zu bewirken, dass sich die Oberseite des Endlosbandes 120 nach innen zu einem zentralen Bereich des Erntevorsatzes 102 bewegt. Dies ist in 1 durch den der Oberfläche des Endlosbandes 120 überlagerten Pfeil angedeutet. Der rechtsseitige Endlosbandförderer 116 besteht aus einem Endlosband 124 und fünf Rollen 126, um die das Endlosband 124 umläuft. Wenigstens eine der Rollen 126 wird von einem Motor (nicht gezeigt) angetrieben, um zu bewirken, dass sich die Oberseite des Endlosbandes 124 nach innen zu einem zentralen Bereich des Erntevorsatzes 102 bewegt. Dies ist in 1 durch die auf der Oberfläche des Endlosbandes 124 überlagerten Pfeile angedeutet. Der mittlere Endlosbandförderer 118 umfasst ein Endlosband 128, das auf Rollen (nicht gezeigt) für eine Umlaufbewegung in einer Rückwärtsrichtung, d. h. in einer Richtung entgegen der Bewegungsrichtung „V“, und wie durch den auf dem Endlosband 128 in 1 angeordneten Pfeil angegeben, gelagert ist.
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In 2 sind die Endlosbänder 120, 124 zur Verdeutlichung entfernt. Jede der Rollen 122 und 126 ist an ihren vorderen Enden an einer entsprechenden vorderen Rollenhalterung 200 gelagert. Jede der Rollen 122, 126 ist an ihren hinteren Enden an einer entsprechenden hinteren Rollenhalterung 202 gelagert. Die vorderen Rollenhalterungen 200 sind an dem vorderen Querrahmenelement 110 befestigt. Die hinteren Rollenhalterungen 202 sind an dem hinteren Querrahmenelement 108 befestigt. Sowohl die vorderen Rollenhalterungen 200 als auch die hinteren Rollenhalterungen 202 tragen die Rollen 122, 126, an die sie gekoppelt sind, und ermöglichen es den Rollen 122, 126, sich in Bezug auf die Rollenhalterungen 200, 202 zu drehen. Ferner umfasst jede der zehn vorderen Rollenhalterungen 200 einen eingebauten Lastsensor (3), der ein Signal erzeugt, das eine vertikale Last anzeigt, die auf jede der jeweiligen Rollen 122, 126 aufgebracht wird. Durch diese Anordnung kann das Erntegutgewicht auf jeder der Rollen gemessen werden.
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In 3 ist das vordere Ende des linksseitigen Endlosbandförderers 114 und des rechtsseitigen Endlosbandförderers 116 gezeigt, wobei die zehn vorderen Rollenhalterungen 200 an dem vorderen Querrahmenelement 110 montiert sind. Die fünf Rollen 122 tragen das Endlosband 120 für eine Umlaufbewegung um die Rollen 122. Die fünf Rollen 126 tragen das Endlosband 124 für eine Umlaufbewegung um die Rollen 126. Die Lastsensoren 300 (einzeln als Lastsensoren 300a-300j gezeigt), die in die vorderen Rollenhalterungen 200 integriert sind, sind an eine elektronische Steuereinheit (ECU) 204 gekoppelt, die konfiguriert ist, um Signale von den Lastsensoren zu empfangen und zu verarbeiten. Die ECU umfasst einen digitalen Mikroprozessor und eine Speicherschaltung. Die Speicherschaltung enthält digitale Befehle. Die digitalen Befehle werden von dem digitalen Mikroprozessor ausgeführt. Die digitalen Befehle konfigurieren den digitalen Mikroprozessor, um alle hier beschriebenen Vorgänge durchzuführen.
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Die ECU 204 ist konfiguriert, um die Erntegutmenge in jeder von acht Zonen (in 3 als Zonen Z01 bis Z08 identifiziert) im Wesentlichen über die gesamte Breite des Erntevorsatzes 102 zu bestimmen. Die ECU 204 erledigt dies durch Bestimmen des Gewichts des geschnittenen Ernteguts, das auf dem Endlosband 120 und dem Endlosband 124 in jeder der acht Zonen abgelegt wird.
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Jeder der zehn Lastsensoren 300 ist zur Erläuterung mit individuellen Bezeichnungen versehen. Der Lastsensor 300 an der äußersten rechten vorderen Rollenhalterung 200 wird als Lastsensor 300a identifiziert. Der nächstinnerste Lastsensor 300 ist der Lastsensor 300b. Der nächstinnerste Lastsensor 300 ist der Lastsensor 300c, der nächstinnerste Lastsensor 300 ist der Lastsensor 300d und der nächstinnerste Lastsensor 300 ist der Lastsensor 300e. Der Lastsensor 300 an der äußersten linken vorderen Rollenhalterung 200 ist der Lastsensor 300f. Der nächstinnerste Lastsensor 300 ist der Lastsensor 300g. Der nächstinnerste Lastsensor 300 ist der Lastsensor 300h. Der nächstinnerste Lastsensor 300 ist der Lastsensor 300i, und der nächstinnerste Lastsensor 300 ist der Lastsensor 300j.
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Die ECU 204 ist konfiguriert, um periodisch die Signale von allen zehn Lastsensoren 300 zu lesen und die Signalpegel von jedem der zehn Lastsensoren in seinem Direktzugriffsspeicher (RAM) 206 zu speichern. Diese Probenahme wird während der Ernte in regelmäßigen Abständen in der Größenordnung von jeweils 100 ms wiederholt.
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Die Lastsignale von den zehn Lastsensoren zeigen vertikale Lasten an, die gleich dem Gewicht des Förderbandes (das konstant ist) plus dem Gewicht des geschnittenen Ernteguts sind, das auf den Endlosbändern 120, 124 aufliegt (und von diesen getragen wird). Das Erntegut wird auf den Endlosbändern 120, 124 im Wesentlichen über deren gesamte Breite abgelegt, da sich das sich hin- und herbewegende Messer im Wesentlichen über die gesamte Breite des Erntevorsatzes 102 erstreckt.
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Schließlich ist es offensichtlich, dass die ECU 204 mit einer Anzahl von Lastsensoren 300 verbunden ist, die es ermöglichen, die Menge (d. h. das Gewicht) des Ernteguts auf den Förderbändern 120, 124 in den acht Zonen Z01-Z08 zu bestimmen. Die Lastsensoren 300 bilden somit eine Erfassungsanordnung, die konfiguriert ist, um einen Wert zu erfassen, der eine Erntegutmenge innerhalb des Erntevorsatzes 102 darstellt.
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Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Zonen von der Anzahl der in den 1 bis 3 gezeigten acht Zonen abweichen kann. Beispielsweise könnten zusätzliche Lastsensoren an den Rollen vorgesehen sein, die das Endlosband 128 des mittleren Förderers 118 tragen, um ein Erntegutmengensignal zu erhalten, das auch die zusätzliche Erntegutmenge berücksichtigt oder erfasst, die vor dem mittleren Förderer 118 eintritt. Außerdem könnte die Anzahl der Rollen 122 und Sensoren 300 erhöht oder verringert werden.
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Für andere Arten von Erntevorsätzen 102 können verschiedene Erfassungsanordnungen verwendet werden, die konfiguriert sind, um den Wert zu erfassen, der die Erntegutmenge innerhalb des Ernteborsatzes 102 darstellt. Beispielsweise könnte bei einem Maisvorsatz mit Pflückwalzen das Antriebsmoment von Förderketten, die die Maiskolben einem Querförderer zuführen, zu diesem Zweck erfasst werden, oder jede andere Eigenschaft, die den Durchsatz der jeweiligen Reiheneinheit angibt (vgl.
US 2016/0084813 A1 ,
US 2016/0084987 A1 und
US 2018/0164471 A1 .) Bei Maisvorsätzen zum Schneiden ganzer Pflanzen könnte das Antriebsmoment der jeweiligen Mäh- und Fördertrommeln sowie der Querfördertrommeln und der das Erntegut in den Einzugskanal eines Feldhäckslers fördernden Trommeln erfasst werden, und bei einem Erntevorsatz mit einer Querschnecke könnte die Schnecke unter Zwischenschaltung von Drehmomentsensoren in separate Abschnitte aufgeteilt werden. Die Erntegutmenge innerhalb des Erntevorsatzes 102 könnte auch von einem Kamerasystem erfasst werden, das in den Erntevorsatz schaut, wie die Kameras 130 mit dem Bildverarbeitungssystem 132, das unten beschrieben wird. Das Bildverarbeitungssystem 132 könnte somit der ECU 204 ein Signal über die Menge (das Volumen) an geerntetem Erntegut innerhalb des Erntevorsatzes 102 über dessen Breite bereitstellen.
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Ferner ist die ECU 204 mit einer (ersten) Erfassungsanordnung verbunden, die konfiguriert ist, um einen Wert, der eine erwartete Menge an Erntegut innerhalb des Erntevorsatzes 102 darstellt, auf vorhersagende Weise zu erfassen. Diese Erfassungsanordnung umfasst zwei Kameras 130, die mit einem Bildverarbeitungssystem 132 verbunden sind, das an seinem Ende mit der ECU 204 verbunden ist. Die Kameras 130 sind auf dem Dach der Kabine der Erntemaschine 100 montiert und blicken nach vorne. Basierend auf dem Bild der Kameras 130 leitet das Bildverarbeitungssystem 132 ein Signal bezüglich der Menge an Erntegut ab, die vor dem Erntevorsatz 102 auf dem Feld steht oder liegt. Die Signale des Bildverarbeitungssystems können durch einen Lidarsensor ergänzt oder ersetzt werden, wie dies in der
DE 10 2008 043 716 A1 und der
US 9 301 446 B2 beschrieben ist, deren Inhalt hier durch Bezugnahme einbezogen wird. Die Erfassung muss nicht notwendigerweise an der Vorderseite des Erntevorsatzes 102 erfolgen, sondern könnte an der Seite der Erntemaschine erfolgen (vgl.
US 2015/0305238 A1 ).
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Somit hat die ECU 204 einerseits Informationen über die erwartete Menge an Erntegut von der (ersten) Erfassungsanordnung und andererseits Informationen über die erfasste, tatsächliche Menge an Erntegut innerhalb des Erntevorsatzes 102 von der (zweiten) Erfassungsanordnung, die konfiguriert ist, um einen Wert zu erfassen, der eine Menge an Erntegut innerhalb des Erntevorsatzes 102 darstellt. In einer einfachen Ausführungsform kann die ECU 204 die integrierten jeweiligen Erntegutmengen für die gesamte Breite des Erntevorsatzes 102 vergleichen (eine solche Ausführungsform würde nicht erfordern, dass die zweite Erfassungsanordnung in der Lage ist, separate Werte für die Messbereiche Z01-Z08 zu messen, sondern würde auch mit einem einzigen Sensor für den gesamten Durchsatz des Erntevorsatzes 102 arbeiten, wobei ein solcher Sensor beispielsweise das Antriebsmoment eines Querförderers erfassen könnte). Wenn diese Werte übereinstimmen, kann davon ausgegangen werden, dass der Erntevorsatz 102 wie gewünscht arbeitet, und im anderen Fall gibt die ECU 204 eine Fehlermeldung aus, die auf einer Benutzerschnittstelle 134 angezeigt wird. In einer weiter unten beschriebenen, anspruchsvolleren Ausführungsform wird dieser Vergleich für die Zonen Z01-Z08 separat durchgeführt.
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4 ist eine schematische Draufsicht des Erntevorsatzes 202 der
1 bis
3, wobei die Vorwärtsrichtung nach oben und der Erntevorsatz 102 durch die dritte kastenförmige Reihe dargestellt ist, während Erntegut vor dem Erntevorsatz 102 in Fahrtrichtung durch die erste und zweite kastenförmige Reihe dargestellt ist. Aus den Messzonen Z04 und Z05 tritt Erntegut aus dem Erntevorsatz 102 in den Schrägförderer 104 (vierte Kastenreihe) aus. Zwei Förderer 114, 116 bewegen Erntegut mit einer Zielgeschwindigkeit zum Schrägförderer 104:
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Im Laufe der Zeit weist bei normalem Betrieb jede der Messzonen Z01-Z08 im Verhältnis zur Erhaltung von Biomasse (Volumen oder wie in diesem Beispiel Masse) keine dauerhaften großen oder kleinen Mengen an Erntegut auf. Das heißt, die Menge an Erntegut (VOn) in einer Messzone (Z0n) sollte in der nächsten Messperiode t+1 gleich der Menge an Erntegut (V0adj) sein, die durch den Förderer 114 oder 116 in die Messzone gebracht wird, plus Erntegut (V1n), das durch Ernten der jeweiligen Messzone gebracht wird, abzüglich Erntegut (V0nout), das durch den Förderer 114, 116 gefördert wird. Das bedeutet:
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Durch die Definition von Messzonen und Messperioden, so dass demgemäß V0n(t) = V0nout(t) ist, sollte das gesamte aktuelle Material die Messzone in der jeweiligen Messperiode verlassen. Die prädiktive Gleichung wird zu:
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Hier ein spezielles Beispiel für Z02: V02(t+1) = V01(t) + V12(t). Wenn die Annahme V0n(t) = V0nout(t) nicht gehalten wird, wird V0n(t+1) erheblich von dem abweichen, was erwartet wird. Eine Differenzabweichung oder ein Verhältnis von gemessenen zu vorhergesagten Werten kann verwendet werden, um eine Materialanhäufung oder einen Materialverlust zu signalisieren, der möglicherweise gemindert werden muss. Maßnahmen können auf Grundlage eines einzelnen Schwellenwerts oder Werts oder eines Musters ergriffen werden.
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Es sollte erwähnt werden, dass die zuvor beschriebene Vorgehensweise in einer anderen Ausführungsform lediglich die Erntegutmenge in jeder der Messzonen basierend auf den Signalen der ersten Erfassungseinrichtung unter Berücksichtigung der Vorwärtsgeschwindigkeit des Erntevorsatzes 102 (wobei die Vorwärtsgeschwindigkeit mit einem beliebigen geeigneten Sensor erfasst werden kann, beispielsweise einem Sensor, der die Drehzahl der Erntemaschine 100 erfasst, oder einem Radarsensor, der mit dem Boden interagiert, oder wobei die Vorwärtsgeschwindigkeit des Erntevorsatzes 102 aus Antriebssignalen abgeleitet wird, die die Geschwindigkeit der Vorderräder der Erntemaschine 100 steuern) und der Querfördergeschwindigkeit der Förderer 114, 116 (wobei die Querfördergeschwindigkeit mit einem beliebigen geeigneten Sensor erfasst werden kann, beispielsweise einem Encoder Hallsensor, der die Drehzahl der Rollen 126 erfasst, oder einem Radarsensor, der mit der Oberfläche der Förderer 114, 166 interagiert, oder wobei die Querfördergeschwindigkeit aus Antriebssignalen abgeleitet wird, die die Geschwindigkeit der rollen 126 steuern) und gegebenenfalls der Rückwärtsfördergeschwindigkeit des Förderers 118 und des Schrägförderers 104 (die in einer der Querfördergeschwindigkeit entsprechenden Weise bestimmt werden kann), berechnen kann. Somit werden die erwarteten Erntegutmengen für die Messzonen Z01-Z08 berechnet und mit den entsprechenden Werten der zweiten Erfassungsanordnung verglichen. Die ECU 204 könnte auch die eingehende Erntegutmenge in jeder der Messzonen Z01 bis Z08 ableiten (wie in
US 9 668 406 B2 beschrieben, deren Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird) und sie mit den erwarteten Erntegutmengen vergleichen, die von den ersten Erfassungsanordnungen für jede Messzone Z01-Z08 erfasst werden.
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5 ist ein Flussdiagramm für eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens, nach dem die ECU 204 arbeiten kann. Nach dem Start in Schritt 500 wird in Schritt 505 das in jeder Messzone vorhandene aktuelle Material durch die zweite Erfassungsanordnung zu einem Zeitpunkt t erfasst. Im nächsten Schritt 510 wird zur gleichen Zeit t die Menge an stehendem (oder im Falle von gelagertem Getreide, liegendem) Erntegut in einem Bereich vor dem Erntevorsatz 102 erfasst. Im nächsten Schritt 515 wird eine geschätzte zukünftige Erntegutmenge für jede Messzone auf Grundlage des Ergebnisses der Schritte 505 und 510 berechnet. Im folgenden Schritt 520 wird das in jeder Messzone vorhandene aktuelle Material durch die zweite Erfassungsanordnung zu einem Zeitpunkt t+1 erfasst. Im folgenden Schritt 525 wird eine Verteilungsmetrik auf Grundlage der Ergebnisse der Schritte 515 und 520 berechnet. Somit stellt diese Verteilungsmetrik mögliche Abweichungen zwischen erwarteten Erntegutmengen und erfassten Erntegutmengen über die Breite des Erntevorsatzes 102 dar. Beispiele für Verteilungsmetriken sind ohne Einschränkung ein Verhältnis wie erwartet/gemessen, differenziell erwartet - gemessen oder eine Klassifizierung mit Schwellenwerten wie hoch, ok, niedrig. Die Verteilungsmetrik wird beispielsweise im Schritt 530 analysiert, ob sie ein bestimmtes Fehlfunktionsmuster des Erntevorsatzes zu einem aktuellen Zeitpunkt oder über einen längeren Zeitraum darstellt, und im Schritt 535 wird überprüft, ob sie einem vorgegebenen Muster entspricht (das den normalerweise erwarteten Erntegutfluss im Erntevorsatz 102 einschließlich einer vorgegebenen Hysterese darstellt). Wenn dies zutrifft, wird Schritt 505 erneut ausgeführt und andernfalls Schritt 540, in dem der Bediener über die Benutzerschnittstelle 134 alarmiert wird und/oder ein entsprechendes Signal durch einen drahtlosen Kommunikationskanal an einen Maschinenführer gesendet wird und/oder eine georeferenzierte Protokollierung der Verteilungsmetriken stattfindet, die ein oder mehrere Bilder beinhalten kann.
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Die Größen und Positionen der Messzonen Z01-Z08 können statisch in Anzahl und Größe oder dynamisch sein, insbesondere wenn die zweite Erfassungsbaugruppe eine Variation der Größe der Messzonen ermöglicht, was der Fall ist, wenn die zweite Erfassungsbaugruppe einen berührungslosen Sensor für das Erntegutvolumen im Erntevorsatz 102 beinhaltet, wie die Kameras 130 mit dem Bildverarbeitungssystem 132. Die Anzahl und Größe können aus verschiedenen Gründen variieren, die nicht auf die Art des Ernteguts, den Zustand des Erntegutstands (z. B. liegend oder nicht), das Vorhandensein von Erntegut über den gesamten Erntevorsatz oder die geschätzte Biomasse oder den geschätzten Ertrag des Ernteguts beschränkt sind.
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Das Intervall zwischen den Zeitpunkten t und t+1 kann fest sein oder variieren, basierend auf Bedingungen, die nicht auf die Erntegutart, den Zustand des Ernteguts (z. B. liegend oder nicht), die Vorwärtsgeschwindigkeit der Erntemaschine, das Erntegutvolumen oder die Massendurchsatz beschränkt sind.
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Die einfachste Abschätzung der Erntegutmenge in der jeweiligen Messzone ist die Summe von Erntegut aus der benachbarten Erntevorsatzmesszone und einer Erntegutzone vor der jeweiligen Messzone, was der Fall ist, wenn die Vorwärtslänge der Erntegutzone gleich der Breite der Messzone (die gleich der Breite der Erntegutzone ist) multipliziert mit der Vorwärtsgeschwindigkeit und dividiert durch die Fördergeschwindigkeit ist.
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In der Praxis kann Erntegut beim Ernten oder Fördern verdichtet werden. Somit können ein oder mehrere Koeffizienten, die die Kompressibilität des Ernteguts (wie Feuchtigkeit) darstellen, verwendet werden, um zu kompensieren, wenn das Materialvolumen in den Schritten 505 und 510 gemessen wird. Dieser eine oder diese mehreren Koeffizienten können durch einen geeigneten Sensor erfasst werden, wie etwa einen Feuchtigkeitssensor für das Erntegut im Schrägförderer 104, oder in dem RAM 206 in einer positionsbezogenen Weise gespeichert werden (gesammelt während einer vorherigen Ernte) und auf Grundlage der tatsächlichen Position der Erntemaschine 100 auf dem Feld abgerufen werden.
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In Schritt 540 kann die ECU 204 zusätzlich oder alternativ zu einer Warnung an den Bediener oder eine Aufsichtsperson konfiguriert sein, um automatisch Maßnahmen zu ergreifen, um das erkannte Problem zu beheben, indem ein Arbeitsparameter von mindestens einer von der Erntemaschine 100 und dem Erntevorsatz 102 geändert wird, einschließlich durch Ändern der Vorwärtsgeschwindigkeit der Erntemaschine, durch Ändern der Quergeschwindigkeit (Schnecke oder Förderband) des Erntevorsatzes, durch Ändern der Position der Haspel und durch Ändern des Haspelzinkeneingriffs des Erntevorsatzes im Falle eines erkannten Staus. Wenn sich beispielsweise Erntegut an der Vorderseite des Messers 112 ansammelt und nach unten fällt, wird die Haspel möglicherweise nicht in einer ausreichenden Höhe eingestellt, um Erntegut an den Querförderer abzugeben, und die Haspel sollte abgesenkt werden, oder das Messer 112 muss (im Falle eines ausfahrbaren Messers 112) ausgefahren werden, oder der Erntevorsatz 102 kann abgesenkt werden. In einigen Ausführungsbeispielen werden andere Sensoreingaben verwendet, um Ursachen und Lösungen zu vereindeutigen. In der Praxis kann das Erfassen und Reagieren als ein regelbasiertes System, Formeln, neuronales Netzwerk oder eine beliebige andere geeignete Art und Weise zum Analysieren von Sensordaten und zum Erzeugen eines oder mehrerer Signale, die ein oder mehrere Stellglieder steuern, implementiert sein. In diesem Zusammenhang wird auf die Offenbarungen der
DE 10 2018 206 507 A1 und der indischen Patentanmeldung
201821013464 verwiesen, die beide hiermit durch Bezugnahme einbezogen werden.
