DE102021134214A1

DE102021134214A1 - Konfigurationssystem und Verfahren zum Betreiben einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine sowie landwirtschaftliche Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102021134214A1
Application number: DE102021134214.7A
Authority: DE
Inventors: Daniel HIRTHAMMER
Original assignee: Horsch Maschinen GmbH
Current assignee: Horsch Maschinen GmbH
Priority date: 2021-12-22
Filing date: 2021-12-22
Publication date: 2023-06-22
Also published as: WO2023117541A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Konfigurationssystem (10) einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (100) zur Durchführung landwirtschaftlicher Arbeitsprozesse, mit einer Steuereinrichtung (20), einer Bestimmungseinrichtung (40) und einem Auswerteprogramm (50) wobei eine Fahrgeschwindigkeit und/oder eine Fahrspur vorzugsweise mittels eines Planungssystems (30) konfigurierbar ist, sodass die basierend auf Ist-Werten der Arbeitselemente (1) ermittelten Ist-Belastungen der Arbeitselemente (1), Belastungsgrenzwerte nicht überschreiten oder annähernd diesen entsprechen.Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (100), sowie eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (100).

Description

Die Erfindung betrifft ein Konfigurationssystem für eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine. Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Konfigurieren einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine mit einem Konfigurationssystem. Darüber hinaus betrifft die Erfindung eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, vorzugsweise eine autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen dienen zur Durchführung landwirtschaftlicher Arbeitsprozesse. Wobei hierfür an den Arbeitsmaschinen verschiedenste Arbeitselemente angebracht sein können, welche Arbeitselemente vorzugsweise mittels einer Steuereinrichtung konfigurierbar sind.
In der Landtechnik halten zudem zunehmend auch teilautonome oder vollautonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen bzw. Fahrzeuge Einzug. Ein derartiges Fahrzeug wurde bspw. in der deutschen Patentanmeldung Nr. 10 2018 108 024 angemeldet.
Um optimale Prozessergebnisse mittels der Arbeitsmaschinen zu erzielen, ist es in der Regel üblich, Arbeitsprozesse mittels eines Planungssystems vorab zu planen, d.h. vorab, vorzugsweise Standortspezifisch zu definieren welche Bewegungen die, die Arbeitsprozesse durchführenden Arbeitselemente durchführen sollen.
Die EP 1 847 897 B1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines landwirtschaftlichen Maschinensystems, bei dem mittels eines Planungssystems eine Route für das Maschinensystem erstellt wird, wobei die Route Nutzfahrspuren umfasst und wobei den Nutzfahrspuren jeweils Arbeitsschrittsequenzen zugeordnet sind welche Positionsabhängig abgearbeitet werden, so dass bei Erreichung einer definierten Position ein definierter Arbeitsprozess durchgeführt werden kann.
Die EP 1 602 267 A2 beschreibt eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, wobei der Arbeitsmaschine ein Arbeitselemente und ein Routenplanungssystem zur Generierung von Fahrtrouten bzw. Nutzfahrspuren auf einer landwirtschaftlichen Fläche zugeordnet sind und wobei das Routenplanungssystem zur dynamischen Anpassung von Fahrtrouten ausgebildet ist. Wobei die dynamische Anpassung auf Basis von Optimierungskriterien wie bspw. kürzeste Fahrstrecke / Bearbeitungszeit oder geringer Anteil unproduktiver Hilfszeiten erfolgt.
Aus dem Stand Technik sind somit landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen bekannt bei welchen mittels Planungssystemen wie bspw. Routenplanungssystemen jeweils optimierte Fahrtrouten generiert werden, wobei dies jeweils lediglich unter dem Aspekt einer möglichst hohen Schlagkraft durchgeführt wird, nicht jedoch unter Berücksichtigung von Belastungen basierend auf Ist-Werten der Arbeitselemente.
Es ist somit Aufgabe der Erfindung, eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine bereitzustellen, mit welcher Nachteile herkömmlicher Techniken vermieden werden können. Aufgabe der Erfindung ist es vorzugsweise, ein Konfigurationssystem für eine landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine bereitzustellen, bei welchem basierend auf Ist-Werten der Arbeitselemente und/oder Ist-Belastungen unter Berücksichtigung vordefinierter Belastungsgrenzwerte Fahrgeschwindigkeiten und/oder Fahrspuren konfigurierbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Konfigurationssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1, durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Verfahrensanspruch 8, sowie durch eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 9. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung unter teilweiser Bezugnahme auf die Figuren offenbart.
Die Erfindung betrifft ein Konfigurationssystem für eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine.
Erfindungsgemäß umfasst das Konfigurationssystem eine Steuereinrichtung die zur Konfiguration von an der Arbeitsmaschine angebrachten Arbeitselementen, vorzugsweise basierend auf Ist-Werten der Arbeitselemente unter Berücksichtigung vordefinierter Belastungsgrenzwerte, vorzugsweise Fahrgeschwindigkeitsabhängiger Belastungsgrenzwerte gebildet ist.
Das Konfigurationssystem umfasst darüber hinaus eine Bestimmungseinrichtung, welche dazu eingerichtet ist, vom Betrieb abhängige Ist-Werte der Arbeitselemente zu bestimmen.
Das Konfigurationssystem umfasst außerdem ein Auswerteprogramm, welches eingerichtet ist, basierend auf den Ist-Werten der Arbeitselemente jeweilige Ist-Belastungen der Arbeitselemente zu definieren.
Das Konfigurationssystem umfasst ferner ein Planungssystem, durch welches die Fahrgeschwindigkeit und/oder eine Fahrspur derartig konfigurierbar sind, dass die Ist-Belastungen der Arbeitselemente die Belastungsgrenzwerte nicht überschreiten oder annähernd diesen entsprechen.
Infolge der erfindungsgemäßen Maßnahmen wird demnach ein Konfigurationssystem geschaffen, bei welchem die Fahrgeschwindigkeit und/oder die Fahrspur der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine derartig konfigurierbar sind, dass die Ist-Belastungen der Arbeitselemente die Belastungsgrenzwerte nicht überschreiten und/oder annähernd diesen entsprechen.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Konfigurieren ein Steuern und/oder Regeln und/oder Parametrisieren umfasst.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es möglich, dass die vorzugsweise Fahrgeschwindigkeitsabhängigen, Belastungsgrenzwerte wenigstens eines Arbeitselements in einem Speicher, vorzugsweise des Planungssystems hinterlegt und/oder von diesem aufrufbar sind. Somit kann zweckmäßig erreicht werden, dass Belastungsgrenzwerte nicht überschritten werden.
Das Konfigurationssystem kann zur Bestimmung und Definition des jeweiligen Standorts der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine ein Standortbestimmungsmodul umfassen, vorzugsweise mit einem derartigen verbunden werden. Das Standortbestimmungsmodul kann satellitengestützt sein und bspw. eine GPS-Standortbestimmungseinrichtung, eine Galileo-Standortbestimmungseinrichtung, eine Glonass-Standortbestimmungseinrichtung oder eine Beidou-Standortbestimmungseinrichtung sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ermöglicht, dass die Ist-Werte der Arbeitselemente vorzugsweise eine Fahrgeschwindigkeit, Antriebsdrehzahlen, mechanische Belastungen und/oder thermische Belastungen umfassen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist es möglich, dass die Ist-Werte der Arbeitselemente unter Berücksichtigung einer jeweiligen Fahrzeuggeometrie, Arbeitselementgeometrie, Winkelgeschwindigkeit und/oder der jeweiligen Lenkwinkel definiert werden.
Es ist möglich, dass mittels eines jeweiligen Lenkwinkels und einer Fahrzeuggeometrie wenigstens ein Kurvenradius bestimmt wird und/oder dass mittels eines jeweiligen Lenkwinkels und einer Arbeitselementgeometrie wenigstens eine Kurvenradius bestimmt wird und/oder dass mittels einer Winkelgeschwindigkeit und eines Kurvenradius wenigstens eine Fahrgeschwindigkeit bestimmt wird. Der Lenkwinkel kann durch einen Winkel bestimmt werden, der durch eine Längsachse des Fahrzeugs und einen Lenkeinschlag wenigstens eines Vorderrads und/oder Hinterrads definiert wird.
Der Lenkwinkel kann durch den Lenkeinschlag wenigstens eines Vorderrads und/oder Hinterrads definiert werden. Dadurch kann eine Vorderradlenkung und/oder Hinterradlenkung und/oder Allradlenkung ermöglicht werden.
Das Planungssystem ist vorzugsweise ausgebildet, dass in Abhängigkeit der Ist-Werte der Arbeitselemente und/oder in Abhängigkeit der Ist-Belastungen der Arbeitselemente unter Berücksichtigung der Belastungsgrenzwerte, Fahrgeschwindigkeiten und/oder Fahrspuren für die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine definierbar und/oder auswählbar sind. Das oder die gewünschten Kriterien können vor der Feldarbeit und/oder während der Feldarbeit durch eine Bedienperson mittels einer Benutzerschnittstelle z.B. der Arbeitsmaschine ausgewählt werden oder durch das Konfigurationssystem definiert sein.
Um eine autonome (z.B. Teilautonom oder Vollautonom) landwirtschaftliche Arbeitsmaschine zur Verfügung zu stellen, kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die mittels dieser auszuführenden Arbeitsprozesse, vorzugsweise Standortspezifisch mittels eines Planungssystems planbar und an die Steuereinrichtung übertragbar sind bzw. von einem Speicher des Planungssystems abrufbar sind und entsprechend mittels der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine bzw. mittels an der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angebrachten Arbeitselementen durchführbar sind.
Das Planungssystem kann losgelöst, d.h. vorzugsweise nicht unmittelbarer Bestandteil von der Arbeitsmaschine sein. Wobei die mittels des Planungssystems konfigurierten, Steuer-, Regel- und/oder Parametrisierungsbefehle an die Steuereinrichtung übertragen werden können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann das Planungssystem auch Bestandteil der Steuereinrichtung sein, d.h. vorzugsweise ein Onboardsystem der Steuereinrichtung sein.
Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine kann zweckmäßig vorzugsweise als autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine ausgebildet sein, bspw. als Teilautonome Arbeitsmaschine oder als Vollautonome Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Die Arbeitsmaschine kann eine Verteil- und/oder Bodenbearbeitungsmaschine sein, bei welcher das Arbeitselement ein Verteilgestänge (z.B. Spritzgestänge) mit daran angebrachten Verteilelementen oder Verteildüsen (z.B. Spritzdüsen) und/oder eine Scharschiene mit daran angebrachten Säscharen und/oder eine Rahmenkonstruktion mit daran angebrachten Bodenbearbeitungswerkzeugen ist.
Die Arbeitsmaschine kann aber auch eine Erntemaschine (z.B. Mähdrescher, Feldhäcksler) sein, bei welcher das Arbeitselement bspw. ein Erntevorsatz sein kann. Die Arbeitsmaschine kann alternativ auch eine landwirtschaftliche Zugmaschine (z.B. Traktor) sein. Die Arbeitsmaschine kann als selbstfahrende Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Die Arbeitsmaschine kann aber auch eine mittels eines Zugfahrzeugs gezogene Arbeitsmaschine sein oder eine an einem Zugfahrzeug angebaute Arbeitsmaschine sein, wobei das Konfigurationssystem, vorzugsweise die Steuereinrichtung, ausgebildet sein kann Arbeitsprozesse sowohl der Arbeitsmaschine als auch des Zugfahrzeug zu steuern, zu regeln und/oder zu parametrisieren. Die Arbeitsmaschine kann somit jegliche Art von Arbeitsmaschine sein, welche für den landwirtschaftlichen Einsatz geeignet ist.
Mittels der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine können verschiedenste Arbeitsprozesse durchgeführt werden, wobei an der Arbeitsmaschine hierfür wenigstens ein Arbeitselement angebracht sein kann. Beispiele für Arbeitsprozesse sind bspw. die Verteilung von Pflanzenschutzmittel, die Verteilung von Saatgut, die Verteilung von Dünger, eine Bodenbearbeitung, eine Ernte von Erntegut, ein Transport von landwirtschaftlichem Gut, eine Fahrt entlang einer vorzugsweise mittels des Planungssystems vorabgeplanten Fahrspuren mit vorzugsweise einer definierten Fahrgeschwindigkeit und/oder das Ziehen eines Arbeitsgerätes mittels eines landwirtschaftlichen Zugfahrzeuges.
In Abhängigkeit des jeweiligen Arbeitsprozesses können an der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine wiederum verschiedenste Arbeitselemente angebracht sein, vorzugsweise auch verschiedene Arbeitsprozesse ausführende Arbeitselemente. Wobei die jeweiligen, mittels der Arbeitselemente durchzuführenden Arbeitsprozesse, wiederum aufeinander abgestimmt sein können, und jeweils Steuer-, Regel- und/oder Parametrisierungsbefehle eines Arbeitselements in Abhängigkeit der Steuer-, Regel- und/oder Parametrisierungsbefehle wenigstens eines weiteren Arbeitselements mittels des Planungssystems und/oder mittels der Steuereinrichtung konfiguriert bzw. definiert werden können.
In einer weiteren Ausführungsform kann das Planungssystem derartig rechnergestützt und ausgebildet sein, dass dieses durch Vorgabe von Zielvorgaben eines landwirtschaftlichen Arbeitsprozesses und/oder durch Vorgabe von Arbeitsergebnissen landwirtschaftlicher Arbeitsprozesse entsprechende Steuer-, Regel- und/oder Parametrisierungsbefehle ausgeben und/oder generieren kann, wobei die Ausgabe vorzugsweise zweckmäßig unter Berücksichtigung von Belastungsgrenzwerten erfolgt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann das Planungssystem eine graphische Anzeigeeinrichtung (z.B. Terminal, mobiles Endgerät, oder dergl.) umfassen oder aufweisen. Wobei die graphische Anzeige ergänzend oder alternativ auch mit der Steuereinrichtung signalverbunden und/oder signalverbindbar sein kann.
Die Konfiguration von Fahrspuren und/oder Fahrgeschwindigkeiten kann im Vorfeld, d.h. beispielsweise durch Simulation der Ist-Werte der Arbeitsmaschine stattfinden. Alternativ oder ergänzend dazu kann die Konfiguration von Fahrspuren und/oder einer Fahrgeschwindigkeit, während dem Betrieb einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine anhand gemessener Ist-Werte der Arbeitsmaschine durchgeführt werden.
Als Arbeitselemente können jegliche Baugruppen, Komponenten, Elemente oder dergl. dienen, mittels derer landwirtschaftliche Arbeitsprozesse mittelbar und/oder unmittelbar durchgeführt werden können. Beispiele für derartige Arbeitselemente sind Antriebseinheiten, Verteileinheiten, Bodenbearbeitungswerkzeuge, Verteilgestänge (z.B. Spritzgestänge) oder dergl.
Die Belastungsgrenzwerte können aus einer Datenbank (z.B. Datencloud) an die Steuereinrichtung und/oder das Planungssystem übertragen oder von einer derartigen abgerufen werden.
Die Belastungsgrenzwerte können rechnergestützt, vorzugsweise durch ein Arbeitsprogramm, mittels der Steuereinrichtung und/oder mittels des Planungssystems generiert werden. Als Beispiel kann hier bspw. ein Belastungsgrenzwert auf Basis einer mittels eines Sensors erfassten Belastung eines Bauteils genannt werden, wobei das Arbeitsprogramm ausgebildet sein kann auf Basis der Belastung und der Eigenschaften des Bauteils wiederum einen Belastungsgrenzwert, bspw. eine maximal zulässige Spannung zu definieren.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante kann eine Mindestzeit der Belastungsgrenzwerte definiert sein, so dass bspw. kurzzeitige Überschreitungen der Belastungsgrenzwerte keine Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine und/oder der mittels dieser durchgeführten Arbeitsprozesse haben. Die Mindestzeit kann bspw. mindestens 0,1 Sekunde oder mindestens 1 Sekunde oder mindestens 5 Sekunden betragen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante können die Belastungsgrenzwerte durch einen Grenzbereich definiert werden. D.h., die Belastungsgrenzwerte können einen definierten und/oder definierbaren Grenzbereich umfassen, innerhalb welchem Belastungsgrenzwerte keine Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine und/oder der mittels dieser durchgeführten Arbeitsprozesse haben. Das heißt, dass die Belastungsgrenzwerte durch einen Grenzbereich definiert werden, wodurch Belastungen innerhalb dieses Grenzbereich keine Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine und/oder oder der mittels dieser durchgeführten Arbeitsprozesse haben.
Die Steuereinrichtung weist bspw. eine Rechnereinheit, einen Bordcomputer und/oder dergl. auf und umfasst zudem einen Steuer- und/oder Regelkreis, vorzugsweise einen hydraulischen und/oder pneumatischen und/oder elektrischen Steuer- und/oder Regelkreis, wobei der Steuer- und/oder Regelkreis zweckmäßig zur hydraulischen und/oder pneumatischen und/oder elektrischen Signal- und/oder Befehlsübertragung ausgebildet ist. Welche Signal- und/oder Befehlsübertragung auch drahtlos (z.B. mittels WLAN) erfolgen kann.
Im Kontext der Erfindung umfasst der Begriff der Steuereinrichtung, vorzugsweise die Gesamtheit der Bauteile zur Signal- und/oder Befehlsübertragung. Dementsprechend auch Rechnereinheiten, CPU's und/oder dergl. Ebenso umfasst sind entsprechend auch in den jeweiligen Sensoren oder Sensoreinheiten oder Sensoranordnungen integrierte Steuereinrichtungen. Ebenso sei darauf hingewiesen, dass die Signale und/oder Daten der Sensoren / Messeinrichtungen / Erfassungseinrichtungen und/oder dergl. jeweils als Rückkoppelung für eine Steuer- und/oder Regelgröße herangezogen werden können.
Es sei noch darauf hingewiesen, dass die Begriffe „Steuern“ und „Regeln“ und „Steuereinrichtung“ und „Regelungseinrichtung“ sich auf elektronische und/oder pneumatische und/oder hydraulische Steuerungen oder Regelungen beziehen können, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben übernehmen können. Auch wenn hierin der Begriff „Steuern“ verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch „Regeln“ umfasst sein. Ebenso kann bei Verwendung des Begriffs „Regeln“ gleichsam auch ein „Steuern“ damit umfasst sein.
Zur Vermeidung von Wiederholungen sei darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemäßen Ausführungsformen und Merkmale in beliebiger Weise und Frei mit der Vorrichtung und/oder dem Verfahren kombinierbar sind. Dementsprechend sind alle Ausführungsformen und erfindungsgemäßen Merkmale sowohl für die Vorrichtung als auch für das Verfahren offenbart und beanspruchbar.
Das Verfahren weist ein Bereitstellen einer Steuereinrichtung zur Konfiguration von Arbeitselementen der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, vorzugsweise basierend auf Ist-Werten der Arbeitselemente unter Berücksichtigung vordefinierter Belastungsgrenzwerte, vorzugsweise Fahrgeschwindigkeitsabhängiger Belastungsgrenzwerte auf.
Das Verfahren weist zudem ein Bestimmen der vom Betrieb abhängigen Ist-Werte der Arbeitselemente mittels der Bestimmungseinrichtung auf.
Das Verfahren umfasst außerdem ein Definieren der Ist-Belastungen der Arbeitselemente basierend auf den Ist-Werten der Arbeitselemente mittels eines Auswerteprogramms.
Das Verfahren beinhaltet zudem ein Konfigurieren der Fahrgeschwindigkeit und/oder der Fahrspur, vorzugsweise mittels eines Planungssystems, dass die Ist-Belastungen der Arbeitselemente die Belastungsgrenzwerte nicht überschreiten werden oder annähernd diesen entsprechen.
Die Erfindung betrifft zudem eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, welche ein Steuersystem wie hierin beschrieben aufweist und/oder welche zur Ausführung eines Verfahrens wie hierin offenbart ausgebildet ist.
Die Arbeitsmaschine ist vorzugsweise als eine autonome (z.B. teilautonom oder vollautonom) landwirtschaftliche Arbeitsmaschine ausgebildet, vorzugsweise als eine autonome Bodenbearbeitungs- und/oder Verteilmaschine.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Es zeigen:

1 eine Seitenansicht einer Ausführungsvariante einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100,
2 eine schematische Draufsicht auf eine landwirtschaftliche Nutzfläche, über die eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 100 bewegt wird,
3a eine schematische Draufsicht einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 und der Arbeitselemente 1,
3b eine schematische Draufsicht zweier Räder einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100.
4a eine schematische Draufsicht der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 und der Arbeitselemente 1, während einer Geradeausfahrt, gemäß 3a,
4b eine schematische Draufsicht der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 und der Arbeitselemente 1, während einer Kurvenfahrt.

Die in den 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen stimmen wenigstens teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
1 zeigt eine Ausführungsvariante einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100, wobei die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 100 in Form einer selbstfahrenden autonomen Verteilmaschine (Feldspritze) ausgeführt ist.
Die Feldspritze dient zur Durchführung landwirtschaftlicher Arbeitsprozesse, zweckmäßig vorzugsweise zur Verteilung von vorzugsweise flüssigen Medien, z.B. Dünger, Pflanzenschutzmittel oder dergl. mittels eines Arbeitselements 1 in Form eines Verteilgestänges (Spritzgestänge) mit daran angebrachten Verteilelementen (z.B. Verteildüsen bzw. Spritzdüsen) über einer landwirtschaftlichen Nutzfläche.
Es ist möglich, dass die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 100 nicht selbstfahrend ausgeführt ist, sondern bspw. von einem angetriebenen Zugfahrzeug, z. B. einem Traktor, bewegt, vorzugsweise gezogen, wird. Es ist auch möglich, dass die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 100 alternativ oder ergänzend als Arbeitselement 1 Bodenbearbeitungswerkzeuge und/oder Säschare aufweist.
Zum Beispiel kann die Arbeitsmaschine 100 alternativ als ein Düngerstreuer oder eine Saatmaschine ausgeführt sein. Die Arbeitsmaschine 100 kann gemäß einer alternativen Ausführungsvariante auch eine Maschine zur Bodenbearbeitung und/oder zur Aussaat sein und bspw. ein Arbeitselement 1 zur Bodenbearbeitung und/oder zur Aussaat von landwirtschaftlichem Saatgut, Dünger oder dergl. umfassen. Die Arbeitsmaschine 100 kann auch ein autonomes Trägerfahrzeug sein, an welchem wiederum Bodenbearbeitungswerkzeuge, Säschare oder Verteilgestänge (z.B. Spritzgestänge) oder dergl. angebaut werden können.
Die Arbeitsmaschine 100 kann auch ein für die Landwirtschaft geeignetes Zugfahrzeug (z. B. Traktor) sein oder aufweisen. An das Zugfahrzeug kann wiederum eine Maschine zur Bodenbearbeitung und/oder zur Aussaat oder zur Verteilung von Pflanzenschutzmittel angebaut werden oder mittels diesem über eine Ackerfläche gezogen werden. Auch könnte die Arbeitsmaschine 100 eine Erntemaschine wie bspw. ein Feldhäcksler oder Mähdrescher oder dergl. sein. Generell kann die Arbeitsmaschine 100 somit jegliche Arbeitsmaschine sein, welche für den landwirtschaftlichen Einsatz geeignet ist.
Das Konfigurationssystem 10 kann wenigstens eine Baugruppe, vorzugsweise zwei oder mehrere Baugruppen umfassen. Die Steuereinrichtung 20 und/oder das Planungssystem 30 und/oder die Bestimmungseinrichtung 40 und/oder das Auswerteprogramm 50 können im Konfigurationssystem 10 integriert sein.
Das Konfigurationssystem 10 der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 umfasst eine Steuereinrichtung 20, mittels welcher die Arbeitselemente 1 der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100, vorzugsweise basierend auf Vorgaben des Planungssystems 30 konfigurierbar sind, wobei die Ist-Werte der Arbeitselemente 1 unter Berücksichtigung vordefinierter Belastungsgrenzwerte, vorzugsweise Fahrgeschwindigkeitsabhängiger Belastungsgrenzwerte betreibbar sind.
Eine Bestimmungseinrichtung 40 ist eingerichtet, vom Betrieb abhängige Ist-Werte der Arbeitselemente (1) zu bestimmen.
Ein Auswerteprogramm 50, ist eingerichtet, basierend auf den Ist-Werten der Arbeitselemente 1, jeweilige Ist-Belastungen der Arbeitselemente 1 zu bestimmen.
Die Fahrgeschwindigkeit V und/oder die Fahrspur 3 der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 sind mittels des Planungssystems 30 derartig konfigurierbar, dass die Ist-Belastungen der Arbeitselemente 1 die Belastungsgrenzwerte nicht überschreiten oder annähernd diesen entsprechen.
Zur Standortdefinition bzw. zur Bestimmung des aktuellen Standorts der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 umfasst dieses zudem ein Standortbestimmungsmodul 2, vorzugsweise eine Satellitengestützte Standortbestimmungseinrichtung 2 (z.B. GPS-Standortbestimmungseinrichtung, eine Galileo-Standortbestimmungseinrichtung, eine Glonass-Standortbestimmungseinrichtung oder eine Beidou-Standortbestimmungseinrichtung).
2 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine landwirtschaftliche Nutzfläche über die eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 100, vorzugsweise eine autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 100 gemäß der 1 bewegt wird.
Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 100 wird innerhalb einer Grenze 4 der Nutzfläche, entlang definierter und/oder definierbarer Fahrspur 3 bewegt. Die Fahrspur 3 können mittels eines Planungssystems 30 geplant bzw. vorgegeben werden. Darüber hinaus können mittels des Planungssystems 30 Arbeitsprozesse der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine Standortspezifisch geplant und/oder von einem Speicher der Steuereinrichtung 20 abgerufen werden.
Die Ist-Werte der Arbeitselemente 1 umfassen eine Fahrzeuggeometrie X, eine Fahrgeschwindigkeit V, eine Arbeitselementgeometrie G, eine Winkelgeschwindigkeit ω und/oder einen Lenkwinkel L. Mittels des Planungssystems 30 ist es möglich, in Abhängigkeit der Ist-Werte der Arbeitselemente und/oder in Abhängigkeit der Ist-Belastungen der Arbeitselemente unter Berücksichtigung der Belastungsgrenzwerte, eine Fahrgeschwindigkeit V und/oder eine Fahrspur 3 für die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 100 zu definieren und/oder auszuwählen.
Ebenso kann mittels des Planungssystems 30 bspw. die Position eines Versorgungsfahrzeuges 6 für die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 100 definiert werden, so dass jeweils die Position definiert wird, welche die Arbeitsmaschine 100 anfahren soll, wenn bspw. deren Füllstand ein definiertes Minimum erreicht hat.
Angrenzend an die landwirtschaftliche Nutzfläche ist eine Sperrfläche 5 (z.B. See, Fluss, Straße, oder dergl.). Wobei die Sperrfläche 5 bspw. derartig ist, dass über dieser bzw. bis zu einem definierten Mindestabstand zu dieser bspw. kein Pflanzenschutzmittel ausgebracht werden darf. Wobei mittels des erfindungsgemäßen Planungssystem 30 erreicht wird, dass die Arbeitsprozesse derartig geplant und/oder konfiguriert werden, dass an derartigen Sperrflächen entsprechend angepasste Arbeitsprozesse mittels der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 ausgeführt werden.
3a zeigt eine schematische Draufsicht der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 und der Arbeitselemente 1.
Die Maße der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 werden durch eine Fahrzeuggeometrie X festgelegt. Die Fahrzeuggeometrie X, vorzugsweise ein Radstand RS kann zusammen mit einem Lenkwinkel L verwendet werden, um einen Kurvenradius R zu bestimmen. Es ist alternativ oder ergänzend möglich, den Kurvenradius R mittels der Arbeitselementgeometrie G und einem Lenkwinkel L zu bestimmen.
3b zeigt eine schematische Draufsicht zweier Räder einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100.
Der Lenkwinkel L kann aus einer Längsachse A des Fahrzeugs und einem Lenkeinschlag B wenigstens eines Vorderrads definiert werden. Der Lenkeinschlag B beschreibt die Schrägstellung des Vorderrads, bezogen auf die Längsachse A.
Zum Beispiel kann die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 100 alternativ oder ergänzend eine aktive Hinterradlenkung oder Allradlenkung besitzen. Demnach würde sich ein Lenkwinkel L aus einer Längsachse A des Fahrzeugs und einem Lenkeinschlag B wenigstens eines Vorderrades und/oder Hinterrades ergeben.
Ein Radstand RS kann aus dem Abstand einer Mittelachse wenigstens eines vorderen Reifens und einer Mittelachse wenigstens eines hinteren Reifens bestimmt werden.
4a zeigt eine schematische Draufsicht der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 und der Arbeitselemente 1, während einer Geradeausfahrt, gemäß 3a.
Die Winkelgeschwindigkeit ω bleibt an jedem Punkt des Fahrzeugs 100 und der Arbeitselemente 1 konstant. Dadurch kann aus einer Winkelgeschwindigkeit ω und einem Kurvenradius R wenigstens eine Fahrgeschwindigkeit V bestimmt werden.
4b zeigt eine schematische Draufsicht der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 100 und der Arbeitselemente 1 während einer Kurvenfahrt.
Die Fahrzeuggeometrie X, vorzugsweise ein Radstand RS kann zusammen mit einem Lenkwinkel L verwendet werden, um einen Kurvenradius R zu bestimmen. Es ist alternativ oder ergänzend möglich, den Kurvenradius R mittels der Arbeitselementgeometrie G und einem Lenkwinkel L zu bestimmen. Darüber hinaus kann mittels einer Winkelgeschwindigkeit ω und eines Kurvenradius R eine Fahrgeschwindigkeit V bestimmt werden.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen ausgeführt werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Zusätzlich können viele Modifikationen ausgeführt werden, ohne den zugehörigen Bereich zu verlassen. Folglich soll die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele begrenzt sein, sondern soll alle Ausführungsbeispiele umfassen, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen. Vorzugsweise beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitselement
2: Standortbestimmungsmodul
3: Fahrspur
4: Grenze
5: Sperrfläche
6: Versorgungsfahrzeug
10: Konfigurationssystem
20: Steuereinrichtung
30: Planungssystem
40: Bestimmungseinrichtung
50: Auswerteprogramm
100: Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine
A: Längsachse
B: Lenkeinschlag
G: Arbeitselementgeometrie
L: Lenkwinkel
R: Radius
RS: Radstand
V: Fahrgeschwindigkeit
ω: Winkelgeschwindigkeit
X: Fahrzeuggeometrie

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102018108024 [0003]
EP 1847897 B1 [0005]
EP 1602267 A2 [0006]

Claims

Konfigurationssystem (10) für eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (100), umfassend, - eine Steuereinrichtung (20), die zur Konfiguration von Arbeitselementen (1) der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (100) eingerichtet ist, vorzugsweise basierend auf Ist-Werten der Arbeitselemente (1) unter Berücksichtigung vordefinierter Belastungsgrenzwerte, vorzugsweise Fahrgeschwindigkeitsabhängiger Belastungsgrenzwerte, - eine Bestimmungseinrichtung (40), welche eingerichtet ist, vom Betrieb abhängige Ist-Werte der Arbeitselemente (1) zu bestimmen, - ein Auswerteprogramm (50), welches eingerichtet ist, basierend auf den Ist-Werten der Arbeitselemente (1) jeweilige Ist-Belastungen der Arbeitselemente (1) zu definieren, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fahrgeschwindigkeit (V) und/oder eine Fahrspur (3), vorzugsweise mittels eines Planungssystems (30), derartig konfigurierbar sind, dass die Ist-Belastungen der Arbeitselemente (1) die Belastungsgrenzwerte nicht überschreiten oder annähernd diesen entsprechen.
Konfigurationssystem (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Konfigurieren ein Steuern und/oder Regeln und/oder Parametrisieren umfasst.
Konfigurationssystem (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die, vorzugsweise Fahrgeschwindigkeitsabhängigen, Belastungsgrenzwerte wenigstens eines Arbeitselements (1) in einem Speicher, vorzugsweise des Planungssystems, hinterlegt und/oder von diesem aufrufbar sind.
Konfigurationssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Konfigurationssystem wenigstens ein Standortbestimmungsmodul (2) umfasst.
Konfigurationssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Werte der Arbeitselemente (1) - Vorzugsweise eine Fahrgeschwindigkeit (V), - Antriebsdrehzahlen - Mechanische Belastungen - Und/oder thermische Belastungen umfassen.
Konfigurationssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Werte der Arbeitselemente (1) unter Berücksichtigung einer jeweiligen - Fahrzeuggeometrie (X), - Arbeitselementgeometrie (G), - Winkelgeschwindigkeit (ω), - und/oder eines jeweiligen Lenkwinkels (L) definiert werden.
Konfigurationssystem (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass mittels eines jeweiligen Lenkwinkels (L) und einer Fahrzeuggeometrie (X) wenigstens ein Kurvenradius (R) bestimmt wird und/oder - dass mittels eines jeweiligen Lenkwinkels (L) und einer Arbeitselementgeometrie (G) wenigstens ein Kurvenradius (R) bestimmt wird und/oder - dass mittels einer Winkelgeschwindigkeit (ω) und eines Kurvenradius (R) wenigstens eine Fahrgeschwindigkeit (V) bestimmt wird.
Verfahren zum Konfigurieren einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (100), mit einem Konfigurationssystem (10), aufweisend: - Bereitstellen einer Steuereinrichtung (20) zur Konfiguration von Arbeitselementen (1) der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, vorzugsweise basierend auf Ist-Werten der Arbeitselemente (1) unter Berücksichtigung vordefinierter Belastungsgrenzwerte, vorzugsweise Fahrgeschwindigkeitsabhängiger Belastungsgrenzwerte, - Bestimmen der vom Betrieb abhängigen Ist-Werte der Arbeitselemente (1) mittels der Bestimmungseinrichtung (40), - Definieren der Ist-Belastungen der Arbeitselemente (1) basierend auf den Ist-Werten der Arbeitselemente (1) mittels eines Auswerteprogramms (50), - Konfigurieren der Fahrgeschwindigkeit (V) und/oder der Fahrspur (3), vorzugsweise mittels eines Planungssystems (30), dass die Ist-Belastungen der Arbeitselemente (1) die Belastungsgrenzwerte nicht überschreiten oder annähernd diesen entsprechen.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (100), gekennzeichnet durch, ein Konfigurationssystem (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 und/oder zur Ausführung eines Verfahrens nach Anspruch 8, wobei die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (100) eine autonome landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (100), vorzugsweise eine autonome Bodenbearbeitungs- und/oder Verteilmaschine ist.