NL9300829A - Werkwijze voor het besturen van een landbouwmachine alsmede een landbouwmachine. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het besturen van een landbouwmachine alsmede een landbouwmachine .

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het besturen van een landbouwmachine, omvattende het bepalen van de reeks gewenste posities van de machine, het bepalen van de actuele toestand van de machine en het aan de hand daarvan gericht naar de gewenste posities besturen van de machine.

Een dergelijke werkwijze is bekend uit het Franse octrooischrift 962.924. Met name bij rijen gewassen moet een duidelijk onderscheid gemaakt worden bij behandelingen tussen deze rijen gewassen zelf en hetgeen zich daartussen bevindt. Bij schoffelhandelingen dient alleen hetgeen zich tussen de rijen gewassen bevindt verwijderd te worden en bij het besproeien is het hetzij noodzakelijk alleen de gewassen zelf te besproeien hetzij hetgeen zich daartussen bevindt. Bovendien dienen de wielen van de landbouwmachine zich te bewegen tussen de rijen gewassen. De sturing van een dergelijke landbouwmachine is bijgevolg van groot belang. Een dergelijke sturing dient volgens een reeks gewenste posities plaats te vinden. Volgens het Franse octrooischrift 962.924 wordt voorgesteld een markeur op het frame van de landbouwmachine aan te brengen waarbij de bestuurder de landbouwmachine zodanig dient te besturen dat de markeur volgens de reeks gewenste posities beweegt.

Hiermee is een grove benadering van de gewenste richting mogelijk. In praktijk is gebleken dat de bestuurder zigzaggend om de gewenste reeks posities beweegt. Om te voorkomen dat als gevolg van de grootte van deze zigzag ook niet gewenste gebieden aan een behandeling worden onderworpen, dient de bewegingssnelheid verhoudingsgewijs klein te zijn en/of het aantal besturingscorrecties verhoudingsgewijs groot en/of de maximaal toege-stane marge in besturingszuiverheid verhoudingsgewijs groot. Met deze marge moet bij de afstelling van de bewerkingsinrichtingen ten opzichte van het gewas rekening worden gehouden.

Het doel van de onderhavige uitvinding is in een werkwijze te voorzien waarmee op eenvoudige wijze meer doeltreffende stuurcorrecties uitgevoerd kunnen worden en de reeks gewenste posities nauwkeuriger gevolgd wordt zodat het mogelijk zou zijn het rendement van de bewegingshandeling te verhogen middels een verhoudingsgewijs hoog aan te houden rijsnelheid en een verhoudingsgewijs kleine marge in besturingszuiverheid.

Dit doel wordt bij een hierboven beschreven werkwijze verwezenlijkt doordat het bepalen van de actuele toestand van de machine omvat de actuele bewegingsrichting. In tegenstelling tot de stand der techniek waarbij uitsluitend de positie van de machine in ogenschouw genomen wordt, wordt thans voorgesteld de bewegingsrichting van de machine (mede) van invloed te laten zijn op de stuurcorrectie. Hieraan ligt het gegeven ten grondslag, dat besturing van een zich voortbewegende machine, hetzij een voortbewogen punt van een machine, in direkte zin resulteert in een wijziging van de bewegingsrichting en dat de van moment tot moment ingenomen positie hier slechts een indirekt gevolg van is. De afwijking tussen de actuele en de gewenste bewegingsrichting is daarmee ten aanzien van de besturing het meest volledige gegeven omtrent de behoefte aan en het effekt van stuurcorrecties. De volgens de uitvinding voorgestelde werkwijze berust op registratie van deze afwijking waardoor stuurcorrecties naar behoefte gedoceerd kunnen worden en het rendement van de bewegingshandeling kan worden verhoogd. Het is op alle in de stand der techniek bekende wijzen mogelijk de actuele bewegingsrichting te bepalen. Een bijzonder eenvoudige wijze omvat het bepalen van de actuele positie van een referentiepunt op de machine en het bepalen van een eerdere positie van het referentiepunt of een afgeleide daarvan.

Verwerking van de actuele bewegingsrichting als uitgangspunt voor de handeling van de bestuurder kan op verschillende wijzen plaatsvinden. Zo is het mogelijk een markeur aan te brengen die op vaste wijze gekoppeld is met de actuele bewegingsrichting. Daarbij grijpt de bestuurder zodanig in, dat de markeur zich eveneens op de reeks gewenste posities bevindt. Dit gebeurt door sturen.

Volgens een andere mogelijkheid wordt een markeur aangebracht en deze wordt geplaatst volgens de reeks gewenste posities. Vervolgens wordt het verschil in richting tussen deze markeur en de actuele bewegingsrichting bepaald en aan de hand daarvan een stuurcorrectie uitgevoerd.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op een landbouwmachine omvattende een frame en een daarop aangebracht referentiepunt. Volgens de onderhavige uitvinding wordt deze gekenmerkt doordat in dat referentiepunt scharnierbaar een registratie-arm is aangebracht, welke registratie-arm aan het vrije einde daarvan van middelen voorzien is voor het volgen van de weg van de landbouwmachine, waarbij middelen aanwezig zijn om de sturing van de landbouwmachine afhankelijk van de draaiing van de registratie-arm te beïnvloeden. Een registratie-arm is een bijzonder doelmatig en eenvoudig middel om de actuele bewegingsrichting van de landbouwmachine te bepalen. De middelen die de weg van de landbouwmachine volgen kunnen alle in de stand der techniek bekende middelen omvatten zoals schijven, rollen, sleepogen enz. (al dan niet dubbel uitgevoerd).

Volgens een bijzondere uitvoering van de uitvinding is de hierboven beschreven registratie-arm van een vast daarmee verbonden verlenging voorzien die gekoppeld is met een markeur. Dit geheel is draaibaar om het referentiepunt aangebracht. Daarbij dient de bestuurder de besturing zodanig te beïnvloeden dat de markeur de reeks gewenste posities volgt. Vanzelfsprekend is het ook mogelijk een dergelijke besturingshandeling geautomatiseerd uit te voeren. Volgens een andere uitvoering van de onderhavige uitvinding is in het verlengde van de machine een markeur aan gebracht die handmatig of automatisch gesteld wordt volgens de reeks gewenste posities. Daarmee wordt de gewenste bewegingsrichting verkregen. Door vervolgens het verschil te bepalen met de actuele bewegingsrichting kan aan de hand daarvan de besturing al dan niet automatisch beïnvloed worden. Een middel voor het bepalen van dit verschil omvat een draaibare schijf of schijfdeel. Het referentiepunt kan overal op de landbouwmachine aangebracht worden, maar is bij voorkeur geplaatst ter hoogte van een te volgen reeks gewenste posities. In de hoofdrijprichting gezien, wordt het referentiepunt bij voorkeur geplaatst ter hoogte van een meest kritisch punt ten aanzien van de bewerking, zoals de nauwste doorlaat tussen schoffels of het middelpunt van een spuitkegel. Dit kan boven het gewas zijn of juist in de rijen tussen het gewas. De landbouwmachine kan een al dan niet geleed voertuig omvatten en het referentiepunt bevindt zich bij een geleed voertuig bij voorkeur op het achterste deel omdat daar in het algemeen eveneens de bewerkingsinrichtingen aangebracht zijn. Bovendien is het mogelijk dat het achterste deel van een afzonderlijke (na)bestu-ring voorzien is. Tot slot is het mogelijk dat referentiepunt verplaatsende middelen aanwezig zijn om de technische uitvoering van de hierboven beschreven uitvinding te vergemakkelijken.

De uitvinding zal hieronder nader aan de hand van hetgeen in de stand der techniek bekend is en enkele uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding nader verduidelijkt worden. Daarbij toont:

Fig. 1 schematisch in bovenaanzicht een inrichting volgens de stand der techniek,

Fig. 2 in perspectief een uitvoering van een landbouwmachine volgens de stand der techniek gecombineerd weergegeven met de eerste uitvoering van de landbouwmachine volgens de uitvinding;

Fig. 3a-3e schematisch in bovenaanzicht de weergegeven combinatie van fig. 2 op verschillende momenten tijdens het gebruik;

Fig. 4 in zijaanzicht een tweede uitvoering van de landbouwmachine volgens de uitvinding;

Fig. 5 in bovenaanzicht een detail van fig. 4; en

Fig. 6 in bovenaanzicht van een verdere uitvoering van het in fig. 5 getoonde detail.

In fig. 1 is een landbouwmachine afgebeeld omvattende een trekker 2 voorzien van een aanhanger 13. Zowel aanhanger 13 als trekker 2 zijn voorzien van framebalken 3 in aantal en positie afhankelijk van de toepassing. Op balken 3 zijn bewerkingsinrichtingen aangebracht, zoals schoffels 11. Daarmee moet bewogen worden tussen gewasrijen 14 en 15. De beweging van de afzonderlijke balken 3 ten opzichte van de gewasrijen 14 kan worden bepaald aan de hand van de beweging van de referentiepunten 17 ten opzichte van gewasrij 15. Ten aanzien van de besturing in dit voorbeeld is gewasrij 15 de reeks van gewenste posities voor de referentiepunten 17« De besturing kan worden verzorgd middels handmatige of automatische fijnbesturing van trekker 2 of mede middels handmatige of automatische nabesturing met hydraulische vijzels 16 of andersoortige stuurinrichting 18 als correctie op de door trekker 2 aangehouden rijrichting. Hierbij kan met verscheidene bestuurders worden gewerkt.

Volgens de stand der techniek kan op verschillende wijze informatie worden verkregen over de positie van een referentiepunt 17 ten opzichte van gewasrij 15. Bijvoorbeeld visueel, onder meer met een vast ter hoogte van het referentiepunt aan framebalk 3 gemonteerde markeur 8, of met een taster 22 waarvan het signaal kan worden verwerkt in een stuurcorrectie. Ook een aan framebalk 3 te monteren laserontvanger en een evenwijdig aan gewasrijen l4 te leggen laserstraal behoren tot de mogelijkheden. De voor de stand der techniek kenmerkende positiebepaling verschaft ten aanzien van de besturing beperkte informatie over de behoefte aan en het effekt van de uit te voeren stuurcorrecties. Deze beperking komt tot uitdrukking in een relatief geringe mate van besturingsnauwkeurigheid welke verder afneemt naarmate de moeilijkheidsgraad, onder meer als gevolg van de rijsnelheid, toeneemt. Bij de afstelling van de inrichting uit fig. 1 moet men een verhoudingsgewijs grote marge ten aanzien van de besturingsnauwkeurigheid hanteren welke tot uitdrukking komt in het gebruik van verhoudingsgewijs smalle schoffels. In samenhang met de verhoudingsgewijs lage aan te houden rijsnelheid zal het totale rendement van de bewer-kingshandeling beperkt zijn.

Volgens de uitvinding wordt een andere besturing voorgesteld welke het mogelijk maakt de doelmatigheid van de bewerkingshandeling te verhogen. Eenvoudigheidshalve is in de fig. 2-6 uitsluitend een deel van trekker 2 met framebalk 3 in de fronthefinrichting afgebeeld. Het gestelde is echter evenzeer van toepassing op besturing van de overige framebalken 3 uit fig. 1.

Fig. 1, fig. 2 en fig. 4 geven een schoffelsituatie weer, er dient echter begrepen te worden dat het gestelde eveneens betrekking heeft op verschillende bewegingshandelingen waarbij een landbouwmachine hetzij een punt van een landbouwmachine ten opzichte van een al dan niet imaginaire reeks van de gewenste posities dient te worden bestuurd.

In fig. 2 wordt een deel van trekker 2 getoond waaronder een van de sturende wielen 1. Trekker 2 is voorzien van een daar vast mee verbonden framebalk 3 waaraan schoffelmiddelen 11 zijn aangebracht. Exakt tussen twee van deze schoffelmiddelen is een referentiepunt 17 gelegen ter hoogte waarvan een volgens de stand der techniek vaste markeur 8 is bevestigd. Eveneens is exact tussen twee van deze schoffelmiddelen en ter hoogte van de nauwste doorlaat daartussen een referentiepunt 4 aangebracht. In dit referentiepunt 4 is volgens de uitvinding draaibaar een registratie-arm 5 gelagerd. Het vrije uiteinde van registratie-arm 5 Is voorzien van meelopende schijven 6. Het centrum van de samengestelde wrijvingskracht uitgeoefend door de bodem op schijven 6 dient aan te grijpen in 23 ter hoogte van het midden van de bevestiging 24 aan registratie-arm 5. Registratie-arm 5 wordt voortgetrokken vanuit referentiepunt 4 en zal tijdens beweging onder invloed van de in 23 aangrijpende wrijvingskracht een stand aannemen die bij een rechtlijnige beweging overeenkomt met de actuele bewegingsrichting van referentiepunt 4 en bij een kromlijnige beweging overeenkomt met een afgeleide daarvan. Op vaste wijze is met deze draaibare registratie-arm 5 een verlenging 7 verbonden op het uiteinde waarvan markeur 25 aangebracht is.

Tijdens een bewerking dient de bestuurder van trekker 2 de stuurinrichting steeds zodanig te beïnvloeden dat markeur 8 zich ter hoogte van de reeks gewenste posities 15 bevindt of de gestuurde markeur 25 zich ter hoogte van reeks 18 bevindt. Het is eveneens mogelijk de benodigde stuur-correcties autommatisch uit te voeren.

Fig. 3 toont schematisch in vijf afzonderlijke momentopnamen deze gecombineerde toepassing van markeur 8 en 25.

De actuele bewegingsrichting van de rijdende gehele machine ten opzichte van de reeksen gewenste posities wordt weergegeven mét verplaat-singsvector ~v . Deze actuele bewegingsrichting wordt bepaald door meerdere factoren als de bediening van de besturingsmiddelen, afwijkingen van de reeksen gewenste posities ten opzichte van de rechte lijn en de invloed van de bodem op de machine.

Fig. 3a en 3b tonen twee afzonderlijke momentopnamen waarin de posi- ties van de referentiepunten 17 en 4 overeenkomen met de respectievelijke reeksen van gewenste posities 15 en 18. Geval a onderscheidt zich van b ten aanzien van de op dat moment geldende bewegingsrichting ( v ).

Op basis van de informatie verkregen met de markeur 8 volgens de stand der techniek zal in de gevallen van fig. 3a en h geen correctie plaatsvinden. Echter blijkt uit de tekening dat ingeval van fig.3b een correctie noodzakelijk is (zie richting v ). Deze noodzaak wordt wel aangegeven met markeur 25 volgens de uitvinding. Duidelijk is dat stuur-correctie naar rechts noodzakelijk is om deze terug te bewegen naar de ideale lijn 18. Hiermee wordt de bewegingsrichting van referentiepunt 4 in overeenstemming gebracht met de gewenste bewegingsrichting.

Fig. 3c -3e tonen drie momentopnamen waarin de posities van de referentiepunten 17 en 4 een even grote afwijking aan de rechterzijde vertonen met de respectievelijke reeksen van gewenste posities 15 en 18.

Met markeur 8 wordt er door de bestuurder of een aan markeur 8 gekoppeld automatisch systeem geen onderscheid in deze momenten waargenomen en zal er een verhoudingsgewijs even grote stuurcorrectie naar links worden uitgevoerd.

In geval 3c leidt dit ertoe dat de bewegingsrichting nog verder naar links wordt verlegd en dat er op het moment van het bereiken van lijn 15 een zeer grote tegencorrectie naar rechts nodig zou zijn om deze lijn 15 te kunnen volgen. D.w.z. een slingerbeweging met grote amplitude ontstaat volgens de stand der techniek. Markeur 25 valt in geval 3c nagenoeg samen met lijn 18 hetgeen betekent dat de bewegingsrichting van referentiepunt 4 redelijk overeenstemt met de gewenste bewegingsrichting, zodat een stuurcorrectie achterwege zal blijven. Bovendien zal markeur 25 de lijn 18 aan de linkerzijde overschrijden nog voordat referentiepunt 4 deze lijn 18 bereikt, zodat er tijdig naar rechts zal worden bijgestuurd.

Uit fig. 3d en 3e valt af te leiden dat er in geval 3e een verhoudingsgewijs grotere stuurcorrectie nodig zal zijn om de bewegingsrichting van referentiepunt 4 naar links te verleggen dan in geval 3d. Dit wordt met markeur 25 weergegeven met een grotere afwijking ten opzichte van lijn l8. Op basis van de waargenomen grootte van de afwijking kan de grootte van de stuurcorrectie worden gedoceerd. Daarmee wordt voorkomen dat er in geval 3d na een relatief te grote stuurcorrectie naar links deze moet worden opgevolgd door een forse tegencorrectie naar rechts en dat er in geval 3e door een relatief te kleine correctie de afwijking naar rechts onnodig oploopt en over grotere afstand aanhoudt.

Uit fig. 3 kan worden afgeleid dat ten opzichte van een inrichting naar de stand der techniek, welke uitgaat van positiebepaling, er met een inrichting volgens de onderhavige aanvrage een meer volledige informatie wordt verkregen over de behoefte aan en het effekt van stuurcorrecties. Op basis van de actuele bewegingsrichting van een referentiepunt kan dit punt nauwkeuriger ten opzichte van een reeks gewenste posities worden bestuurd.

Een verdere uitvoering van de uitvinding is in fig. 4 afgebeeld. Daarbij is registratie-arm 5 op dezelfde wijze aan het referentiepunt 4 scharnierend bevestigd. Echter er is geen sprake van een verlenging 7 vast verbonden met deze registratie-arm 5 maar van een hulparm 19 die eveneens scharnierend aangebracht is in referentiepunt 4 maar onafhankelijk van registratie-arm 5· Het uiteinde van hulparm 19 is van een mar-keur 9 voorzien. Registratie-arm 5 is van een driehoekvormige verlenging 10 voorzien zoals uit fig. 5 blijkt. Op deze verlenging is een middenpunt 20 aangegeven. De inrichting volgens fig. 4 en 5 werkt als volgt: Tijdens het bewegen van de landbouwmachine zal markeur 9 altijd geplaatst worden op de gewenste reeks posities. Afhankelijk van de actuele bewegingsrichting van de landbouwmachine zal een afwijking ten opzichte van het middenpunt 20 plaatsvinden. Afhankelijk daarvan zal de bestuurder een correctie uitvoeren of zal automatisch een correctie uitgevoerd worden. Naar de grootte van de afwijking ten opzichte van middenpunt 20 kan de grootte van de stuurcorrectie handmatig of automatisch worden gedoceerd.

In fig. 6 is een uitvoering afgebeeld waarbij het referentiepunt verplaatst is. De uitvoering volgens fig. 6 komt in hoofdzaak overeen met die volgens fig. 4 en 5 behalve de overbrenging 12. Deze overbrenging kan worden toegepast indien de registratie van de actuele bewegingsrichting en de gewenste bewegingsrichting vanuit twee afzonderlijke punten dienen plaats te vinden. Bijvoorbeeld in het geval dat de actuele bewegingsrichting met een enkelvoudige schijf wordt geregistreerd en deze schijf niet over de reeks gewenste posities dient te lopen. Bij de constructie met scharnierbare hulparm 19 kan het vrije einde van de hulparm van middelen 21 voorzien zijn waarmee de reeks van gewenste posities kan worden gelo-caliseerd. Dat wil zeggen dat automatisch de positie van hulparm 19 bepaald wordt en aan de hand van de verdraaiing op schaal 10 (bijvoorbeeld met een potentiometerconstructie) de besturing beïnvloed wordt. Een en ander kan geheel geautomatiseerd uitgevoerd worden.

Voorbeeld

Een inrichting volgens fig. 2 hetzij voorzien van markeur 8 volgens de stand der techniek hetzij uitgevoerd met markeur 25 volgens de uitvinding wordt bij toepassing van schoffels gebruikt in een jong gewas uien. Bij de toepassing van markeur 8 bedroeg de ruimte tussen de schoffels 5 cm waarbij een maximale rijsnelheid kon worden behaald van 5 km/uur. Met markeur 25 volgens de onderhavige uitvinding was het mogelijk de ruimte tussen de schoffels te verkleinen tot 2 cm waarbij een rijsnelheid van 7 km/uur kon worden aangehouden zonder waarneembare gewasschade. Uitgaande van de breedte van het gewas van 0,5 cm kon de marge in bestu-ringszuiverheid bij toepassing van de inrichting volgens de onderhavige uitvinding worden gereduceerd met 66% waarbij de rijsnelheid kon worden verhoogd met k0%.

Hoewel de uitvinding hierboven aan de hand van voorkeursuitvoeringen beschreven is, moet begrepen worden dat daaraan talrijke wijzigingen aangebracht kunnen worden zonder buiten het bereik van de onderhavige aanvrage als bepaald door de conclusies te geraken. Zo is het mogelijk de besturing afhankelijk van de afwijking van de reeks gewenste posities en de positie van de registratie-arm geautomatiseerd uit te voeren.

Claims (14)

1. Werkwijze voor het besturen van een landbouwmachine, omvattende het bepalen van de reeks gewenste posities van de machine, het bepalen van de actuele toestand van de machine en het aan de hand daarvan gericht naar de gewenste posities besturen van de machine, met het kenmerk, dat het bepalen van de actuele toestand van de machine omvat de actuele bewegingsrichting.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de actuele bewegingsrichting bepaald wordt door het bepalen van de actuele positie van een referentiepunt op de machine en het bepalen van een eerdere positie van het referentiepunt of een afgeleide daarvan.

3. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij voor de besturingsinrichting van de landbouwmachine een markeur is aangebracht, waarbij de sturing zodanig plaats moet vinden, dat de markeur zich op de reeks gewenste posities bevindt.

4. Werkwijze volgens conclusie 3» waarbij de markeur volgens een vaste koppeling met de actuele bewegingsrichting meebeweegt.

5. Werkwijze volgens conclusie 3« waarbij de markeur verplaatsbaar ten opzichte van de landbouwmachine is aangebracht, de markeur gericht wordt op de reeks gewenste posities, waardoor een te volgen bewegingsrichting wordt bepaald en aan de hand van het verschil tussen de actuele bewegingsrichting een stuurcorrectie uitgevoerd wordt.

6. Werkwijze volgens conclusie 5> waarbij de markeur verplaatsbaar ten opzichte van een middenpunt is aangebracht en de koppeling met de besturing zodanig is, dat een grotere afwijking van de markeur tot het middenpunt tot een grotere stuurcorrectie leidt.

7. Landbouwmachine (1) omvattende een frame (3) en een daarop aangebracht referentiepunt (4), met het kenmerk. dat in dat referentiepunt scharnierbaar een registratie-arm (5) is aangebracht, welke registratie-arm aan het vrije einde daarvan van middelen (6) voorzien is voor het volgen van de weg van de landbouwmachine, waarbij middelen aanwezig zijn om de sturing van de landbouwmachine afhankelijk van de draaiing van de registratie-arm te beïnvloeden.

8. Landbouwmachine volgens conclusie 7. waarbij de registratie-arm van een vast daarmee verbonden verlenging (7) is voorzien, die gekoppeld is met een markeur (25).

9. Landbouwmachine volgens conclusie 7» waarbij een ten opzichte van de machine verplaatsbare markeur (9) is aangebracht alsmede middelen (10) aangebracht zijn die de besturing afhankelijk van de verplaatsing van de markeur beïnvloeden.

10. Landbouwmachine volgens conclusie 9» waarbij de middelen voor het volgen van de baan van de machine ten minste een draaibare schijf (10) omvatten.

11. Landbouwmachine volgens ten minste een van de conclusies 7"10, waarbij het referentiepunt aangebracht is ter hoogte van een te volgen reeks gewenste posities van de machine.

12. Landbouwmachine volgens een van de conclusies 7-11, waarbij de machine een geleed voertuig omvat en het referentiepunt zich op het in de rijrichting achterste deel bevindt.

13· Landbouwmachine volgens conclusie 12, waarbij op het achterste deel besturingsmiddelen zijn aangebracht.

14. Landbouwmachine volgens een van de conclusies 7“13. waarbij het referentiepunt verplaatsende middelen aanwezig zijn omvattende een slip-vrije overbrenging (12). ********