DE102008043716B4

DE102008043716B4 - Device and method for recording the stock density of plants in a field

Info

Publication number: DE102008043716B4
Application number: DE200810043716
Authority: DE
Inventors: Lutz Bischoff; Ole Peters; Prof. Dr. Pickel Peter; Dr. Tarasinski Nicolai
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2008-11-13
Filing date: 2008-11-13
Publication date: 2012-06-21
Anticipated expiration: 2028-11-14
Also published as: DE102008043716A1

Abstract

Vorrichtung zur Erfassung der Bestandsdichte von Pflanzen (62) auf einem Feld, mit: einem Sender (56), der eingerichtet ist, elektromagnetische Wellen von einer Erntemaschine (10) aus in einer schräg nach vorn und unten geneigten Richtung auf einen Pflanzenbestand abzustrahlen, einem orts- und/oder winkelauflösend arbeitenden Empfänger (58), der eingerichtet ist, von den Pflanzen (62) des Pflanzenbestandes und/oder vom Boden reflektierte, ursprünglich vom Sender (56) abgestrahlte Wellen zu empfangen, wobei der Sender (56) und/oder der Empfänger (58) beweg- oder verschwenkbar sind, um einen vor der Erntemaschine (10) liegenden Bereich an unterschiedlichen Punkten entlang einer sich quer zu einer Vorwärtsbewegungsrichtung der Vorrichtung und zumindest näherungsweise parallel zum Boden erstreckenden Messrichtung abzutasten oder abzurastern, und mit einer Auswertungseinrichtung (44), die eingerichtet ist, die Laufzeit der Wellen des Senders (56) zum Empfänger (58) an unterschiedlichen Punkten entlang der Messrichtung und darauf basierend om...A device for detecting the stand density of plants (62) in a field, comprising: a transmitter (56) which is set up to emit electromagnetic waves from a harvesting machine (10) onto a plant stand in an obliquely forward and downward direction, a locally and / or angularly resolving receiver (58) which is set up to receive waves originally from the transmitter (56) reflected by the plants (62) of the crop and / or from the ground, the transmitter (56) and / or the receiver (58) can be moved or swiveled in order to scan or scan an area in front of the harvesting machine (10) at different points along a measuring direction extending transversely to a forward direction of movement of the device and at least approximately parallel to the ground, and with an evaluation device (44), which is set up, the transit time of the waves from the transmitter (56) to the receiver (58) at different points along the measuring direction and based on it om ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung der Bestandsdichte von Pflanzen auf einem Feld nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12.The invention relates to a device and a method for detecting the plant density of plants in a field according to the preambles of claims 1 and 12.

Die Erfindung betrifft auch eine Erntemaschine mit einer derartigen Vorrichtung.The invention also relates to a harvester with such a device.

Stand der TechnikState of the art

Bei Erntemaschinen ist zu Zwecken einer selbsttätigen Einstellung von Gutförder- und/oder Gutbearbeitungseinrichtungen eine Messung des Gutdurchsatzes sinnvoll. Der Gutdurchsatz wird häufig auch zu Zwecken der teilflächenspezifischen Bewirtschaftung gemessen. Weiterhin kann anhand des gemessenen Gutdurchsatzes die Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine auf einem Feld durch eine entsprechende Steuerung derart eingestellt werden, dass ein gewünschter Gutdurchsatz erreicht wird, der beispielsweise einer optimalen Auslastung der Erntemaschine entspricht. Es ist üblich, den Gutdurchsatz durch entsprechende Sensoren in der Erntemaschine zu ermitteln. Da die Messung erst erfolgt, nachdem das Gut von der Erntemaschine aufgenommen wurde, kann eine sprunghafte Änderung des Gutdurchsatzes bei derartigen Sensoren nicht mehr durch eine entsprechende Anpassung der Fahrgeschwindigkeit ausgeglichen werden, was eine Unter- oder Überlastung von Gutbearbeitungseinrichtungen oder sogar Verstopfungen zur Folge haben kann.For harvesters, a measure of the throughput is useful for purposes of automatic adjustment of Gutförder- and / or Gutbearbeitungseinrichtungen. Good throughput is often measured for purposes of site-specific management. Furthermore, on the basis of the measured material throughput, the advancing speed of the harvesting machine in a field can be adjusted by a corresponding control in such a way that a desired material throughput is achieved which, for example, corresponds to an optimum utilization of the harvesting machine. It is customary to determine the throughput through corresponding sensors in the harvester. Since the measurement only takes place after the crop has been picked up by the harvester, a sudden change in the throughput of such sensors can no longer be compensated by a corresponding adjustment of the driving speed, which can result in underloading or overloading of cropping devices or even blockages ,

Die EP 0 887 660 A2 beschreibt eine Erntemaschine, die mit einer Laser-Entfernungsmessvorrichtung ausgestattet ist, welche an der Fahrerkabine befestigt ist und einen einige Meter vor der Erntemaschine liegenden Bereich kontinuierlich quer zur Vorwärtsrichtung abtastet. Anhand des Profils vor der Erntemaschine vorhandenen Guts wird der Querschnitt eines auf dem Boden liegenden Schwads evaluiert. Bei der Getreideernte wird anhand eines Kontursprunges eine Bestandskante identifiziert, Anhand der gemessenen Entfernungswerte wird die Höhe des Getreidebestands ermittelt, Als nachteilig ist dabei anzusehen, dass nur die äußeren Konturen des Schwads oder Getreidefelds berücksichtigt werden. Ein relativ dichter Bestand lässt sich durch die offenbarte Vorrichtung nicht von einem dünnen Bestand mit derselben Höhe unterscheiden.The EP 0 887 660 A2 describes a harvesting machine equipped with a laser rangefinder which is attached to the cab and continuously scans a region lying a few meters in front of the harvester transverse to the forward direction. Based on the profile in front of the harvester, the cross section of a swath lying on the ground is evaluated. In the grain harvest, a stock edge is identified by means of a contour jump. The height of the grain stock is determined on the basis of the measured distance values. It should be regarded as disadvantageous that only the outer contours of the swath or cereal field are taken into account. A relatively dense population can not be distinguished by the disclosed device from a thin stock of the same height.

In der EP 1271 139 A2 wird eine andere Einrichtung zur Erfassung der Menge auf einem Feld stehenden Pflanzen beschrieben, die mittels eines Laserabstandssensors die vor der Erntemaschine stehenden Pflanzen abtastet. Das Volumen des Pflanzenbestands wird anhand der geometrischen Anordnung des Laserabstandssensors und der Laufzeit der elektromagnetischen Wellen des Lasers bestimmt. Als weitere Messgröße geht die Intensität des von den Pflanzen reflektierten Lichts ein, die über die Messbreite gemittelt wird. Diese Messung berücksichtigt demnach das Reflexionsvermögen der Pflanzen, d. h. ihre Farbe und ihren diese bestimmenden Reifegrad. Bei dünneren Beständen wird der Unterschied zwischen dem Reflexionsvermögen des Bodens und dem Reflexionsvermögen der Pflanzen erfasst. Die Bestandsdichte wird demnach auf eine sehr indirekte und nicht unbedingt genaue Weise erfasst.In the EP 1271 139 A2 another device for detecting the quantity of plants standing on a field is described, which scans the plants standing in front of the harvesting machine by means of a laser distance sensor. The volume of the plant population is determined by the geometric arrangement of the laser distance sensor and the duration of the electromagnetic waves of the laser. Another measure is the intensity of the light reflected by the plants, which is averaged over the measuring width. This measurement therefore takes into account the reflectivity of the plants, ie their color and their maturity. With thinner stands, the difference between the reflectance of the soil and the reflectivity of the plants is recorded. The stocking density is therefore recorded in a very indirect and not necessarily accurate way.

Die DE 103 49 324 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Messung der Pflanzenbestandsdichte, bei der ein einziger oder mehrere seitlich nebeneinander angeordnete, optoelektronische, auf einem Triangulations- oder Laufzeitmessverfahren beruhende Sensoren senkrecht von oben auf den Bestand blicken und die Pflanzenhöhe ermitteln. in einem Auswertungsprogramm wird anhand des Verhältnisses zwischen den vom Erdboden reflektierten Wellen und den von Pflanzen reflektierten Wellen des Sensors die Bestandsdichte ermittelt.The DE 103 49 324 A1 describes a device for measuring the crop density, in which a single or more laterally juxtaposed, opto-electronic, based on a triangulation or transit time measurement sensors look vertically from above on the stock and determine the plant height. An evaluation program uses the ratio between the waves reflected by the earth and the waves of the sensor reflected by the plants to determine the density of the population.

Die DE 103 46 541 A1 beschreibt eine Einrichtung zur Erfassung der Menge (Höhe oder Masse pro Flächeneinheit) der auf einem Feld stehenden Pflanzen, die auf einer Bestrahlung der Pflanzen von oben her mit einem Laser und einer auf Triangulation beruhenden Bestimmung der Höhe des Reflexionspunktes des Lichts basiert.The DE 103 46 541 A1 describes a device for detecting the amount (height or mass per unit area) of the plants standing on a field, which is based on an irradiation of the plants from above with a laser and a triangulation-based determination of the height of the reflection point of the light.

Die Messprinzipien der DE 103 49 324 A1 und der DE 103 46 541 A1 beinhalten eine senkrechte Beaufschlagung der Pflanzen mit Licht und eignen sich nicht zur vorausschauenden Einstellung der Geschwindigkeit etc. eines Mähdreschers, bei dem die Pflanzen schon weit vor der Maschine bestrahlt werden.The measuring principles of DE 103 49 324 A1 and the DE 103 46 541 A1 include a vertical exposure of the plants to light and are not suitable for predictive setting the speed, etc. of a combine harvester, in which the plants are irradiated well in front of the machine.

Im als gattungsgemäß angesehenen Konferenzbeitrag „Crop Stand Density Prediction using LIDAR-Sensors” von Bart Lenaerts et al. (Vortrag Nr. OP-390 bei der International Conference an Agricultural Engineering (23.–25.6.2008) in Hersonnissos, Kreta, GR) wird vorgeschlagen, die Bestandsdichte der Pflanzen anhand der Eindringtiefen zu erfassen, die als Variation der Laufzeiten von Laserstrahlen gemessen werden, die auf den vor einem Mähdrescher stehenden Bestand gerichtet und reflektiert werden, wobei der Bestand in seitlicher Richtung über die Schnittbreite des Mähdreschers sukzessive abgetastet wird, um ein Entfernungsbild zu generieren. Wenn ein großer Teil des Lichts von den Pflanzen reflektiert wird, ist die Bestandsdichte größer als wenn ein großer Teil des Lichts vom weiter vom Sensor entfernten Boden reflektiert wird. Anhand der aus dem Entfernungsbild und der Geometrie der Sensoranordnung abgeleiteten vertikalen Konturen des Pflanzenbestands und der aus statistischen Parametern (wie der Standardabweichung) des Entfernungsbilds abgeleiteten Bestandsdichten wird die zu erwartende Flussrate bestimmt, die wiederum zur selbsttätigen Geschwindigkeitsvorgabe eines Mähdreschers dient. Hier wird für die gesamte Schnittbreite nur eine einzige Bestandsdichte evaluiert. Falls aber ein Teilbereich der Schnittbreite z. B. aufgrund von dort vorhandenem Lagergetreide einen anderen statistischen Parameter als der Rest der Teilbreite aufweist, wird demnach ein mittlerer statistischer Parameter verwendet, der nicht unbedingt zu einer korrekten Bestandsdichte führen wird.In the conference article "Crop Stand Density Prediction using LIDAR-Sensors" by Bart Lenaerts et al. (Lecture No. OP-390 at the International Conference on Agricultural Engineering (23.-25.6.2008) in Hersonnissos, Crete, GR) proposes to record the population density of plants by means of the penetration depths measured as variation of the transit times of laser beams are directed and reflected on the standing in front of a combine stock, wherein the stock in the lateral direction over the cutting width of the combine is scanned successively to generate a distance image. When a large part of the light is reflected by the plants, the population density is greater than when a large part of the light is reflected by the ground further away from the sensor. On the basis of the vertical contours of the plant population derived from the distance image and the geometry of the sensor arrangement and from the statistical parameters (such as the standard deviation) of the distance image derived stock densities, the expected flow rate is determined, which in turn is used for the automatic speed setting of a combine harvester. Here, only a single stock density is evaluated for the entire cutting width. But if a portion of the cutting width z. B. has a different statistical parameter than the rest of the section due to there existing stock cereals, therefore, a mean statistical parameter is used, which will not necessarily lead to a correct stocking density.

Aufgabetask

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine verbesserte Vorrichtung und ein Verfahren zur Erfassung der Bestandsdichte von Pflanzen auf einem Feld bereitzustellen.The object underlying the invention is to provide an improved apparatus and method for detecting the population density of plants in a field.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1 und 12 gelost, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.This object is achieved by the teaching of claims 1 and 12, which are listed in the other claims features that further develop the solution in an advantageous manner.

Lösungsolution

Eine Vorrichtung zur Erfassung der Bestandsdichte von Pflanzen auf einem Feld umfasst einen Sender, der im Betrieb elektromagnetische Wellen (insbesondere Laserstrahlen, beispielsweise im sichtbaren oder nahinfraroten Bereich) auf einen Pflanzenbestand abstrahlt, einen Orts- und/oder winkelauflösend arbeitenden Empfänger, der von den Pflanzen bzw. vom Erdboden reflektierte, ursprünglich vom Sender kommende Wellen empfängt, und eine elektronische Auswertungseinrichtung. Dabei werden der Sender (oder seine Wellen) und der Empfänger in an sich bekannter Weise (s. EP 1 271 139 A2 ) gemeinsam schrittweise oder kontinuierlich über einen Messbereich bewegt oder verschwenkt oder nur einer von ihnen. Der Auswertungseinrichtung liegt eine Information vor, welchem Ort bzw. welchem Winkel ein vom Empfänger erzeugtes Signal zuzuordnen ist. Die Pflanzen können beispielsweise als stehender, abzuerntender Bestand vorliegen oder als Schwad auf dem Boden liegen.A device for detecting the plant density of plants in a field comprises a transmitter which emits in operation electromagnetic waves (in particular laser beams, for example in the visible or near-infrared region) on a plant population, a spatial and / or angle-resolving receiver, the plants or from the ground, originally received from the transmitter waves, and an electronic evaluation device. In this case, the transmitter (or its waves) and the receiver in a conventional manner (s. EP 1 271 139 A2 ) moved together or incrementally or continuously over a measuring range or pivoted or just one of them. The evaluation device has information about which location or which angle a signal generated by the receiver is to be assigned. The plants may, for example, be in the form of standing, harvested stock or as swaths on the ground.

Die Auswertungseinrichtung ermittelt die Laufzeit der vom Sender bis zum Empfänger gelangenden Wellen, die aufgrund der bekannten, festen Lichtgeschwindigkeit eine Information über den Abstand des Reflexionspunkts vom Sender und Empfänger enthält. Derartige Abstandswerte werden für unterschiedliche Punkte ermittelt, die nebeneinander entlang einer Messrichtung liegen, d. h. zur weiteren Auswertung in einem Speicher abgelegt. Die Messrichtung erstreckt sich in der Regel quer zu einer Vorwärtsbewegungsrichtung der Vorrichtung und zumindest näherungsweise parallel zum Boden.The evaluation device determines the transit time of the waves reaching from the transmitter to the receiver, which contains information about the distance of the reflection point from the transmitter and receiver on the basis of the known, fixed speed of light. Such distance values are determined for different points which lie next to one another along a measuring direction, ie. H. stored for further evaluation in a memory. The measuring direction usually extends transversely to a forward direction of movement of the device and at least approximately parallel to the ground.

In der Auswertungseinrichtung ist demnach ein zumindest eindimensionales, so genanntes Entfernungsbild vorhanden, das die erfassten Abstände der Reflexionspunkte in der Messrichtung orts- oder winkelaufgelöst enthält. Auf einem Feld liegende oder stehende Pflanzen befinden sich näher an der Vorrichtung als der Boden. Falls nun der Pflanzenbestand relativ dicht ist, werden die Wellen aufgrund der großen Dichte des Pflanzenbestandes fast oder nur von den Pflanzen reflektiert. Die Laufzeiten der Wellen in der Messrichtung sind dann demnach relativ homogen, d. h. sie variieren nur geringfügig. Falls der Pflanzenbestand hingegen relativ dünn ist, dringt ein gewisser Anteil der Wellen bis zum Erdboden hin durch und wird durch diesen reflektiert. Andere Wellen werden hingegen durch mehr oder weniger weit vom Sender und Empfänger beabstandet stehende Pflanzen reflektiert. Es gibt dann – aufgrund der Lücken im Pflanzenbestand – demnach eine größere Variation in den Laufzeiten der Wellen in der Messrichtung. Die Auswertungseinrichtung bestimmt die Bestandsdichte des Pflanzenbestandes anhand der Variation (d. h. der Unterschiede bzw. dem Streuungsmaß) der Laufzeiten der erfassten Signale in der Messrichtung. Dabei kann insbesondere die Standardabweichung der Laufzeiten erfasst werden, obwohl auch beliebige andere statistische Größen erfassbar sind, wie eine mittlere absolute Abweichung oder eine Spannweite (größter Unterschied zwischen den Laufzeiten bzw. Abständen) oder den Betrag der Quantile (z. B. 95% Percentil). Der Zusammenhang zwischen der Variation der Laufzeiten und der Pflanzendichte kann für unterschiedliche Pflanzenarten unterschiedlich sein. Zur Berechnung der Pflanzendichte basierend auf der Variation der Laufzeiten können deshalb Kalibriertabellen, Formeln oder dergleichen verwendet werden, die auf zuvor durchgeführten Feldversuchen beruhen.Accordingly, an at least one-dimensional, so-called distance image is present in the evaluation device which contains the detected distances of the reflection points in the measuring direction in a position-resolved or angle-resolved manner. Plants lying or standing in a field are closer to the device than the ground. If the plant population is relatively dense, the waves are almost or only reflected by the plants due to the high density of the plant population. The running times of the waves in the measuring direction are then relatively homogeneous, d. H. they vary only slightly. If the plant population is relatively thin, however, a certain proportion of the waves penetrate to the ground and is reflected by it. Other waves, however, are reflected by more or less distant from the transmitter and receiver standing plants. There are then - due to the gaps in the plant population - therefore a greater variation in the maturity of the waves in the direction of measurement. The evaluation device determines the stock density of the plant stock on the basis of the variation (that is to say the difference or the scattering measure) of the transit times of the detected signals in the measuring direction. In particular, the standard deviation of the transit times can be recorded, although any other statistical variables can be detected, such as an average absolute deviation or a span (largest difference between the transit times or distances) or the amount of the quantiles (eg 95% percentile ). The relationship between the variation of maturity and plant density may be different for different plant species. Therefore, calibration tables, formulas or the like based on previously performed field trials may be used to calculate the plant density based on the variation of the transit times.

Auf diese Weise wird eine relativ genaue Erfassung der Bestandsdichte des Pflanzenbestandes ermöglicht.In this way, a relatively accurate detection of the stock density of the plant population is made possible.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens wird unter Bestandsdichte jegliche Information verstanden, aus der eine Angabe über die Bestandsdichte der auf einer Flächeneinheit stehenden Pflanzen ableitbar ist. Die Dichte kann somit in Kubikmetern des Pflanzenvolumens je Quadratmeter des Felds gemessen werden, obwohl auch andere Maßeinheiten denkbar sind. Es ist beliebig, ob die Bestandsdichte explizit ausgerechnet und in irgendeiner Form ausgegeben, als Zwischenschritt in einer weiteren Berechnung verwendet wird oder in eine Berechnung einer von der Bestandsdichte direkt oder indirekt abhängigen Größe eingeht. So kann aus den Signalen des Empfängers bei bekannter Breite einer Erntegutaufnahmeeinrichtung und bekannter Vortriebsgeschwindigkeit einer Erntemaschine unter Berücksichtigung des mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfassbaren Volumens des Pflanzenbestandes ein (zu erwartender) Volumendurchsatz bestimmt werden.Within the scope of the concept according to the invention, "stock density" is understood as meaning any information from which an indication of the stock density of the plants standing on a unit area can be derived. The density can thus be measured in cubic meters of the plant volume per square meter of the field, although other units of measure are conceivable. It is arbitrary whether the stocking density is explicitly calculated and output in any form, used as an intermediate step in a further calculation, or included in a calculation of a size directly or indirectly dependent on the stocking density. Thus, from the signals of the receiver with a known width of a Erntegutaufnahmeeinrichtung and known advancing speed of a harvester taking into account by means of the invention Device detectable volume of the plant inventory (expected) volume throughput can be determined.

Wie bereits erwähnt, ist die Auswertungseinrichtung eingerichtet, die Entfernung eines Punktes, dem das jeweilige Ausgangssignal des Empfängers zuzuordnen ist, vom Empfänger bzw. Sender zu ermitteln. Durch Abtasten oder Abrastem eines vor einer Erntemaschine liegenden Bereichs wird unter Berücksichtigung der geometrischen Anordnung des Senders und Empfängers der Vorrichtung ein Profil des Pflanzenbestandes ermittelt. in der Auswertungseinrichtung kann somit eine Information über die Breite und/oder die Höhe des Pflanzenbestandes generiert werden, die in Verbindung mit der gemessenen Bestandsdichte der von den Pflanzen reflektierter Wellen eine präzise Bestimmung des Pflanzenvolumens ermöglicht.As already mentioned, the evaluation device is set up to determine the distance of a point to which the respective output signal of the receiver is to be assigned from the receiver or transmitter. By scanning or scanning a region located in front of a harvester, a profile of the crop is determined taking into account the geometric arrangement of the transmitter and receiver of the device. Thus, information about the width and / or the height of the plant population can be generated in the evaluation device, which, in conjunction with the measured stock density of the waves reflected by the plants, enables a precise determination of the plant volume.

Die Auswertungseinrichtung teilt die Messrichtung in mehrere Teilbereiche auf und bestimmt für diese Teilbereiche die Bestandsdichten separat. Dadurch lässt sich eine größere Genauigkeit erzielen als bei einer Mittlung der Bestandsdichten über die gesamte Messrichtung. Die Grenzen der Teilbereiche werden erst anhand der erfassten Laufzeiten definiert, wobei Bereiche entlang der Messrichtung mit homogenen Laufzeiten und/oder Variationen zu einem Teilbereich zusammengefasst werden, für den die Bestandsdichte separat ermittelt werden. Die Anzahl der Teilbereiche ist beliebig; eine mögliche Anzahl könnte zwischen 15 und 30 liegen.The evaluation device divides the measuring direction into several subregions and determines the stock densities separately for these subregions. As a result, a greater accuracy can be achieved than with an averaging of the stock densities over the entire measuring direction. The boundaries of the subareas are first defined based on the acquired transit times, whereby areas along the measuring direction are combined with homogeneous transit times and / or variations to form a subarea for which the population density is determined separately. The number of subareas is arbitrary; a possible number could be between 15 and 30.

Auch die Feuchtigkeit der Pflanzen kann durch einen geeigneten, an sich bekannten Sensor erfasst werden, dessen Ausgangssignale der Auswertungseinrichtung zugeführt werden. Der Sensor kann in der Erntemaschine angeordnet sein und die Feuchtigkeit bereits geernteter Pflanzen erfassen. Denkbar ist auch die Verwendung eines berührungslos wirkenden Sensors,
der beispielsweise mit Infrarotwellen arbeitet und die Feuchtigkeit der Pflanzen vor dem Erntevorgang erfasst. Die Feuchtigkeit enthält eine Information über die Dichte des Pflanzenbestandes, d. h. ihre Masse je Volumeneinheit der Pflanzen. Anhand der Messwerte hinsichtlich des Pflanzenvolumens und der Feuchtigkeit kann somit die Massendichte (in Einheiten von Pflanzenmasse je Flächeneinheit) der Pflanzen bestimmt werden. Bei bekannter Breite einer Erntegutaufnahmeeinrichtung und Vortriebsgeschwindigkeit kann demnach auch der zu erwartende Massendurchsatz bestimmt werden.The moisture of the plants can also be detected by a suitable, known per se sensor whose output signals are supplied to the evaluation device. The sensor can be arranged in the harvester and detect the moisture already harvested plants. It is also conceivable to use a non-contact sensor,
for example, works with infrared waves and detects the moisture of the plants before harvesting. The moisture contains information about the density of the plant population, ie their mass per unit volume of plants. On the basis of the measured values with regard to the plant volume and the moisture, the mass density (in units of plant mass per unit area) of the plants can thus be determined. With a known width of a Erntegutaufnahmeeinrichtung and propulsion speed can therefore be determined, the expected mass flow rate.

Staub in der Luft und auf den Pflanzen sind Störgrößen, deren Einfluss durch Vergleich mit in der Erntemaschine gemessenen Gutdurchsätzen überwiegend eliminiert werden kann. Daher ist bevorzugt, die Auswertungseinrichtung mit einem zusätzlichen Gutdurchsatzsensor zu verbinden, der den Gutdurchsatz in der Erntemaschine misst. Derartige Gutdurchsatzsensoren sind bereits hinlänglich bekannt; so kommen beispielsweise Sensoren in Frage, die das Antriebsmoment oder den Schlupf an der Dreschtrommel oder am Strohhäcksler messen. Auch Taster am Schrägförderer, Prallbleche im Körnerelevator, Mikrowellensensoren im Gutflussbereich oder den Abstand zwischen Vorpresswalzen messende Sensoren sind verwendbar.Dust in the air and on the plants are disturbances whose influence can be largely eliminated by comparison with crop throughputs measured in the harvester. Therefore, it is preferred to connect the evaluation device with an additional good throughput sensor, which measures the throughput in the harvester. Such Gutdurchsatzsensoren are already well known; For example, sensors that measure the drive torque or the slip on the threshing drum or on the straw chopper come into question. Also buttons on the feederhouse, baffles in the grain elevator, microwave sensors in the crop flow area or the distance between pre-press rollers measuring sensors can be used.

Die aus den Messwerten des Empfängers abgeleiteten Gutdurchsätze und die vom Gutdurchsatzsensor gemessenen Gutdurchsätze können verglichen werden. Bei einer Abweichung zwischen den Messwerten für den Gutdurchsatz kann eine Fehlermeldung abgegeben werden, die der Bediener zum Anlass nehmen kann, den Sender und/oder den Empfänger zu reinigen. Das Gut, dem das vom Empfänger gemessene Signal entspricht, kommt in der Regel erst zeitverzögert mit dem Gutdurchsatzsensor in der Erntemaschine in Wechselwirkung. Daher ist es angebracht, die Zeitverzögerung zwischen den beiden Messungen in der Auswertungseinrichtung zu berücksichtigen.The good throughputs derived from the measured values of the receiver and the throughputs measured by the good throughput sensor can be compared. In the event of a deviation between the measured values for the throughput of the product, an error message can be output which the operator can use as an opportunity to clean the transmitter and / or the receiver. The good, which corresponds to the signal measured by the receiver, usually comes with a time delay with the Good throughput sensor in the harvester in interaction. Therefore, it is appropriate to consider the time delay between the two measurements in the evaluation device.

Denkbar ist auch, den Messwert des Gutdurchsatzsensors zur Kalibrierung des aus den Signalen des Empfängers berechneten Mengenwerts zu nutzen. Dabei ist eine Kalibrierung möglich, bei der ein mathematischer Zusammenhang beispielsweise in Form einer Korrekturtabelle oder -kurve zwischen dem aus dem Messwert des Empfängers ermittelten Mengenwert und dem Messwert des Gutdurchsatzsensors ermittelt wird. Dabei kann der Zusammenhang nach einem bestimmten Zeitablauf völlig neu ermittelt werden, was den momentanen Bedingungen (z. B. optische Eigenschaften der Pflanzen, wie sie durch Wetterbedingungen, Tageszeit, Feuchtigkeit, Pflanzensorte, Bodenart und -zustand usw. bedingt sind, sowie Zustand von Sender und Empfänger) am besten Rechnung trägt, obwohl auch eine Berücksichtigung der Historie, d. h. Ermittlung des Zusammenhangs über einen langen Zeitraum, beispielsweise nach Art eines Expertensystems, möglich ist, wobei der Auswertungseinrichtung zweckmäßigerweise zumindest eine Information über die Art der Pflanzen vorliegen kann. Der aus den Signalen des Empfängers generierte Mengenwert wird anhand des ermittelten Zusammenhangs umgerechnet, um einen korrigierten Wert zu erhalten. Zur Ermittlung des Zusammenhangs zwischen den Signalen des Empfängers und der Pflanzendichte (bzw. des Mengenwerts) kann ein neuronales Netzwerk verwendet werden. Bei der Messung und/oder Kalibrierung nach den beschriebenen Verfahren kann auch die Schnitthöhe des Schneidwerkes zu berücksichtigt werden, die durch Sensoren am Schneidwerk selbst oder durch den Winkel des Schrägförderers gemessen wird. Die Schnitthöhe beeinflusst die Menge des aufgenommenen Strohs, nicht aber des Korns. Werden Gutdurchsatz-Sensoren verwendet, die nur den Korndurchsatz messen, ist diese Korrektur empfehlenswert.It is also conceivable to use the measured value of the throughput sensor for calibrating the quantity value calculated from the signals of the receiver. In this case, a calibration is possible in which a mathematical relationship, for example in the form of a correction table or curve, is determined between the quantity value determined from the measured value of the receiver and the measured value of the good-throughput sensor. In this case, the relationship can be completely redetermined after a certain time, which is the current conditions (eg optical properties of the plants, as conditioned by weather conditions, time of day, humidity, plant variety, soil type and condition, etc., as well as state of Transmitter and receiver) best takes into account, although a consideration of the history, ie determination of the relationship over a long period of time, for example in the manner of an expert system, is possible, the evaluation device may expediently present at least one information about the type of plants. The quantity value generated from the signals of the receiver is converted on the basis of the determined relationship in order to obtain a corrected value. To determine the relationship between the signals of the receiver and the plant density (or the quantity value), a neural network can be used. In the measurement and / or calibration according to the described method, the cutting height of the cutting mechanism can also be taken into account, which is measured by sensors on the cutting mechanism itself or by the angle of the inclined conveyor. The cutting height affects the amount of picked straw, but not the grain. If good-throughput sensors are used, which only measure the grain throughput, this correction is recommended.

Die Auswertungseinrichtung ist, wie oben dargelegt, zur Erkennung von Bestandsgrenzen geeignet. Sie kann somit mit einer Lenkeinrichtung verbunden sein und eine Erntemaschine selbsttätig entlang einer Bestandskante führen.The evaluation device is, as stated above, suitable for detecting inventory limits. It can thus be connected to a steering device and automatically lead a harvester along an inventory edge.

Anhand der vorausschauend gemessenen Bestandsdichte kann bei bekannter Breite der Gutaufnahmeeinrichtung die zu erwartende Auslastung der Erntemaschine und/oder die zu einer erwünschten Auslastung führende Vortriebsgeschwindigkeit bestimmt werden. Die Messung erfolgt zweckmäßigerweise im Abstand vor einer Erntemaschine, so dass bei Pflanzenbestandsdichtenänderungen eine rechtzeitige Anpassung der Vortriebsgeschwindigkeit möglich wird. Dies erhöht den Fahrkomfort und vermeidet kritische Situationen, in denen die Maschine zum Stopfen neigt. Auch können die Förder- und Trennprozesse in einer Erntemaschine rechtzeitig an die kommenden Durchsätze angepasst werden, so dass sich das Ernteergebnis verbessert. Besonderes Augenmerk liegt auf der Vermeidung von Verstopfungen durch übermäßigen Gutdurchsatz. Die von der Auswertungseinrichtung bereitgestellten Mengenwerte können somit zur Einstellung der Geschwindigkeit einer Gutfördereinrichtung (beispielsweise eines Schrägförderers) oder von Parameter von Gutbearbeitungseinrichtungen (z. b. Dreschtrommelspalt, Dreschtrommeldrehzahl) dienen. Auch zur georeferenzierten Erfassung der Erntegutmengen zu Zwecken der teilflächenspezifischen Bewirtschaftung können die Mengenwerte dienen.On the basis of the anticipated stock density can be determined at a known width of the crop receptacle, the expected utilization of the harvester and / or leading to a desired utilization propulsion speed. The measurement is expediently carried out at a distance in front of a harvesting machine, so that a timely adjustment of the driving speed becomes possible in the case of plant stock density changes. This increases ride comfort and avoids critical situations in which the machine tends to plug. Also, the conveying and separating processes in a harvester can be adapted in good time to the upcoming throughputs, so that the harvest result improves. Particular attention is paid to the prevention of blockages due to excessive material throughput. The quantitative values provided by the evaluation device can thus be used to set the speed of a material conveying device (for example a feeder conveyor) or parameters of crop processing devices (eg threshing drum gap, threshing drum rotational speed). The quantity values can also be used for the geo-referenced collection of crop quantities for purposes of site-specific management.

Weiterhin enthalten die Ausgangssignale der Auswertungseinrichtung Informationen über die Höhe des Bestands, die zur selbsttätigen Einstellung einer Erntegutaufnahmeeinrichtung verwendet werden können, bei einem Schneidwerk beispielsweise der Haspelhöhe, -geschwindigkeit und/oder -position in Vorwärtsrichtung. Auch liegende Pflanzen (Lagergetreide) können auf diese Weise erkannt werden, so dass die Erntegutaufnahmeeinrichtung wie erwähnt entsprechend verstellt werden kann, um diese Pflanzen optimal aufnehmen zu können.Furthermore, the output signals of the evaluation device contain information about the amount of stock that can be used for the automatic adjustment of a Erntegutaufnahmeeinrichtung, at a cutting unit, for example, the reel height, speed and / or position in the forward direction. Also lying plants (storage grain) can be detected in this way, so that the Erntegutaufnahmeeinrichtung as mentioned can be adjusted accordingly in order to accommodate these plants optimally.

Außerdem ist aus den Ausgangssignalen der Auswertungseinrichtung ableitbar, ob vor der Erntegutaufnahmeeinrichtung der Erntemaschine ein bereits abgeernteter Bestand (Stoppelfeld o. ä.) vorliegt oder sich dort noch Pflanzen befinden. Diese Information kann zur genauen Erfassung der abgeernteten Fläche (Hektarzähler) herangezogen werden, da eine Doppel- oder Mehrfachzählung von in einem vorigen Bearbeitungsgang bereits abgeernteten Teilflächen vor der Erntegutaufnahmeeinrichtung vermieden wird.In addition, it can be deduced from the output signals of the evaluation device whether an already harvested stock (stubble field or the like) is present in front of the crop pick-up device of the harvesting machine or plants are still there. This information can be used for accurate recording of the harvested area (hectare meter), since a double or multiple counting of already harvested in a previous processing gear faces before the Erntegutaufnahmeeinrichtung is avoided.

Die Auswertungseinrichtung kann anhand einer auf der Unterscheidung zwischen abgeerntetem und nicht abgeerntetem Bestand durchgeführten Erkennung eines Feldendes oder Vorgewendes die Geschwindigkeitseinstelleinrichtung veranlassen, die Erntemaschine am Vorgewende oder Feldende abzubremsen und erst nach Wiedereinfahren in den nicht abgeernteten Bestand wieder zu beschleunigen.The evaluation device can cause on the basis of a distinction made on the distinction between harvested and not harvested stock detection of a field end or headland, the speed setting, the harvester at the headland or field end and accelerate only after re-entering the non-harvested stock again.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann insbesondere an selbstfahrenden oder von einem Fahrzeug gezogenen oder daran angebauten Erntemaschinen Verwendung finden, beispielsweise Mähdreschern, Ballenpressen oder Feldhäckslern.The device according to the invention can be used, in particular, for self-propelled or harvested or harvested harvesting machines, for example combine harvesters, balers or forage harvesters.

Ausführungsbeispielembodiment

In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:In the drawings, an embodiment of the invention described in more detail below is shown. It shows:

1 eine Seitenansicht einer Erntemaschine mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Menge von auf einem Feld stehenden Pflanzen; 1 a side view of a harvester with a device according to the invention for measuring the amount of standing on a field plants;

2 ein Blockdiagramm der Vorrichtung; 2 a block diagram of the device;

3 ein Diagramm, das von einem Empfänger gemessene Entfernungen bei einem relativ dichten Pflanzenbestand schematisch wiedergibt; 3 a diagram schematically representing distances measured by a receiver in a relatively dense crops;

4 ein Diagramm, das von einem Empfänger gemessene Entfernungen bei einem relativ dünnen Pflanzenbestand schematisch wiedergibt; 4 a diagram schematically representing distances measured by a receiver with a relatively thin plant population;

5 ein Diagramm, das von einem Empfänger gemessene Entfernungen bei einem entlang der Messrichtung variierenden Pflanzenbestand schematisch wiedergibt und 5 a diagram schematically reproduces the distances measured by a receiver at a plant life varying along the measuring direction, and

6 ein Flussdiagramm, nach dem die Vorrichtung arbeitet. 6 a flow chart, after which the device operates.

Eine in 1 gezeigte Erntemaschine 10 in der Form eines Mähdreschers ist auf vorderen angetriebenen und rückwärtigen lenkbaren Rädern 12 bzw. 14 getragen und weist eine Fahrerkabine 16 auf, von der aus sie von einem Fahrer bedient werden kann. An die Fahrerkabine 16 schließt sich rückwärtig ein Korntank 18 an, der in ihn abgegebenes Gut über ein Entleerohr 20 nach außen abgeben kann. Der Korntank 18 lagert auf einem Rahmen 22, in dem zugeführtes Gut auf dem Weg über eine Dreschtrommel 24, einen Dreschkorb 26 und eine Wendetrommel 28 in seine großen und kleinen Bestandteile zerlegt wird. Auf daran anschließenden Schüttlern 30, sowie auf einem Vorbereitungsboden 32 und Sieben 34 wird eine weitere Trennung des geernteten Guts durchgeführt, wobei schließlich der ausgedroschene Gutanteil in den Korntank 18 gefördert wird, die großen Erntegutteile über die Schüttler 30 auf den Boden abgelegt werden und leichte Bestandteile mittels eines Gebläses 36 von den Sieben 34 ebenfalls auf den Boden geblasen werden. Auf dem Boden liegendes oder stehendes Gut wird über einen Schrägförderer 38 und eine Steinfangmulde 40 der Dreschtrommel 24 zugeführt, nachdem es von einer nicht gezeigten Erntegutbergungsvorrichtung vom Boden aufgenommen worden ist.An in 1 shown harvester 10 in the form of a combine harvester is on front driven and rear steerable wheels 12 respectively. 14 worn and has a driver's cab 16 from where it can be operated by a driver. To the driver's cab 16 closes backwards a grain tank 18 on, the property given into it via an emptying pipe 20 can give to the outside. The grain tank 18 superimposed on a frame 22 , in the supplied good on the way via a threshing drum 24 , a concave 26 and a beater 28 is broken down into its big and small components. On adjoining shakers 30 , as well as on a preparation floor 32 and seven 34 becomes another separation of the harvested property carried out, and finally the threshed Gutanteil in the grain tank 18 is promoted, the large Erntegutteile on the shakers 30 be placed on the floor and light components by means of a blower 36 from the seven 34 also be blown to the ground. On the ground lying or standing good is about a feeder 38 and a stone trap 40 the threshing drum 24 supplied after being picked up from the ground by a crop gathering device, not shown.

An der Vorderseite der Fahrerkabine 16 ist eine Laser-Messeinrichtung 42 angeordnet, die mit einer Auswertungseinrichtung 44 verbunden ist. Letztere ist weiterhin mit einem im Schrägförderer 38 angeordneten Gutdurchsatzsensor 48 verbunden, der eingerichtet ist, die Dicke der im Schrägförderer 38 in die Erntemaschine 10 eingezogenen Gutmatte zu messen. Ein Geschwindigkeitssensor 49 erfasst die Fördergeschwindigkeit des Schrägförderers 38. Stromab der Dreschtrommel 24 ist ein Feuchtigkeitssensor 50 angeordnet, der mit der Auswertungseinrichtung 44 verbunden und eingerichtet ist, in an sich bekannter Weise mit Infrarotstrahlen die Feuchtigkeit der aufgenommenen Pflanzen zu messen. Die Auswertungseinrichtung 44 ist weiterhin mit einem Antrieb 46 der Dreschtrommel 24 und einer Geschwindigkeitsvorgabeeinrichtung 64 (beispielsweise eine Verstelleinrichtung für eine Taumelscheibe einer Hydraulikpumpe, die hydraulikflüssigkeitsleitend mit einem Hydraulikmotor verbunden ist, der die Räder 12 antreibt) verbunden, der zur Einstellung der Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine 10 eingerichtet ist.At the front of the cab 16 is a laser measuring device 42 arranged with an evaluation device 44 connected is. The latter is still with one in the feederhouse 38 arranged good flow sensor 48 connected, which is set, the thickness of the feederhouse 38 into the harvester 10 measured gutmatte to measure. A speed sensor 49 detects the conveying speed of the feederhouse 38 , Downstream of the threshing drum 24 is a humidity sensor 50 arranged with the evaluation device 44 connected and arranged to measure in a conventional manner with infrared rays, the moisture of the recorded plants. The evaluation device 44 is still with a drive 46 the threshing drum 24 and a speed default device 64 (For example, an adjusting device for a swash plate of a hydraulic pump, which is hydraulikflüssigkeitsleitend connected to a hydraulic motor, the wheels 12 drives), which adjusts the propulsion speed of the harvester 10 is set up.

Anhand der 2 ist erkennbar, dass die Laser-Messeinrichtung 42, die Auswertungseinrichtung 44, der Antrieb 46, der Gutdurchsatzsensor 48, der Geschwindigkeitssensor 49, der Feuchtigkeitssensor 50 und die Geschwindigkeitsvorgabeeinrichtung 64 durch einen Bus 52 verbunden sind. Dabei kann es sich um einen CAN- oder LBS-Bus oder ein Nachfolgesystem handeln.Based on 2 it can be seen that the laser measuring device 42 , the evaluation device 44 , the drive 46 , the good throughput sensor 48 , the speed sensor 49 , the moisture sensor 50 and the speed default device 64 through a bus 52 are connected. This can be a CAN or LBS bus or a successor system.

Die Laser-Messeinrichtung 42 umfasst eine Steuerung 43, die mit einem Sender 56, einem Empfänger 58 und einem Schwenkmotor 54 verbunden ist. Der Sender 56 und der Empfänger 58 sind auf einem Schwenktisch 60 angeordnet, der durch den Schwenkmotor 54 um eine leicht nach vom geneigte, etwa vertikale Achse 57 (s. 1) in einem Winkelbereich, der beispielsweise 100° oder 180° umfassen könnte, hin- und her schwenkbar ist. Die vom Sender 56 abgestrahlten elektromagnetischen (Licht-)Wellen, die im sichtbaren Bereich oder darüber oder darunter liegen können, erreichen den Erdboden im Abstand von einigen Metern (beispielsweise 10 m) in der Fahrtrichtung der Erntemaschine 10 vor der Erntegutbergungsvorrichtung. Der Empfänger 58 erfasst die vom Sender 56 abgestrahlten Wellen, die vom Erdboden oder gegebenenfalls darauf stehenden Pflanzen 62 oder anderen Gegenständen reflektiert werden. Da die vom Sender 56 abgestrahlten Wellen amplitudenmoduliert sind, ist über eine Laufzeitmessung eine Erfassung des Abstands zwischen der Laser-Messeinrichtung 42 und dem Punkt, an dem die Wellen reflektiert wurden, möglich. Der Empfänger 58 stellt ein Ausgangssignal bereit, das eine Information über die Laufzeit der Welle vom Sender 56 zum Empfänger 58 beinhaltet. Der Schwenkmotor 54 ist ein Servo- oder Schrittmotor und verschwenkt den Schwenktisch 60 kontinuierlich um einen Winkelbereich von beispielsweise 30° um die Achse 57 hin und her. Die Steuerung 43 ist eingerichtet, für jeden Schwenkwinkel des Schwenktischs 60 den jeweiligen Winkel um die Achse 57 und die Laufzeit der Welle bzw. den Abstand des Empfängers 58 und Senders 56 vom Reflexionspunkt zu erfassen. Anschließend wird der Schwenkmotor 54 aktiviert und der Schwenktisch 60 in eine andere Stellung verbracht. Der Steuerung 43 liegt eine Information über den jeweiligen Winkel des Schwenktischs 60 vor, da sie den Schwenkmotor 54 steuert. Denkbar wäre auch ein separater Sensor zur Erfassung des Schwenkwinkels, wobei der Servo- oder Schrittmotor durch einen beliebigen Motor ersetzt werden kann. Auch eine Laser-Messeinrichtung 42 mit einem rotierenden Spiegel ist verwendbar. Der Winkel des Schwenktischs 60 um die Achse 57 definiert eine Messrichtung, entlang der die Laufzeiten der Wellen des Senders 56 zum Empfänger 58 ermittelt werden. Sie erstreckt sich horizontal und kreisbogenförmig quer zur Vorwärtsrichtung der Erntemaschine 10.The laser measuring device 42 includes a controller 43 that with a transmitter 56 , a receiver 58 and a swing motor 54 connected is. The transmitter 56 and the receiver 58 are on a swivel table 60 arranged by the swing motor 54 around a slightly inclined, approximately vertical axis 57 (S. 1 ) in an angular range, which could for example comprise 100 ° or 180 °, is pivotable back and forth. The transmitter 56 radiated electromagnetic (light) waves, which may be in the visible range or above or below, reach the ground at a distance of a few meters (for example, 10 m) in the direction of travel of the harvester 10 before the harvesting device. The recipient 58 captures those from the sender 56 radiated waves from the ground or any plants standing on it 62 or other objects. Because of the transmitter 56 radiated waves are amplitude-modulated, a recording of the distance between the laser measuring device is via a transit time measurement 42 and the point at which the waves were reflected possible. The recipient 58 provides an output signal that provides information about the transit time of the wave from the transmitter 56 to the recipient 58 includes. The swivel motor 54 is a servo or stepper motor and pivots the swivel table 60 continuously by an angular range of, for example, 30 ° about the axis 57 back and forth. The control 43 is set up for each swivel angle of the swivel table 60 the respective angle around the axis 57 and the duration of the wave or the distance of the receiver 58 and transmitter 56 from the reflection point. Subsequently, the swing motor 54 activated and the swivel table 60 spent in another position. The controller 43 there is information about the respective angle of the swivel table 60 before, because they have the swing motor 54 controls. It would also be conceivable to use a separate sensor for detecting the swivel angle, wherein the servo or stepper motor can be replaced by any desired motor. Also a laser measuring device 42 with a rotating mirror is usable. The angle of the swivel table 60 around the axis 57 defines a measuring direction along which the transit times of the waves of the transmitter 56 to the recipient 58 be determined. It extends horizontally and in a circular arc transverse to the forward direction of the harvester 10 ,

In den 3 bis 5 sind Beispiele für Messwerte des Empfängers 58 wiedergegeben. Bei negativen Winkeln, d. h. bei links von der Fahrtrichtung liegendem Erfassungsbereich der Laser-Messeinrichtung 42 ist der in 3 auf der Y-Achse aufgetragene gemessene Abstand d zunächst näherungsweise konstant und relativ groß, da der Laserstrahl mit dem Erdboden zusammenwirkt, der in Vorwärtsrichtung der Erntemaschine 10 links neben der Schnittkante des stehenden Pflanzenbestandes liegt. Ab einem Winkel von etwa –40° sinkt der Abstand d an der dort befindlichen Schnittkante in einer Stufe auf einen ebenfalls konstanten, aber geringeren Wert ab. Dieser Abstand ist über den nach rechts folgenden Winkelbereich näherungsweise konstant, was daran liegt, dass der Laserstrahl im Wesentlichen nur mit dem Pflanzenbestand vor der Erntemaschine 10 zusammenwirkt. Da der Pflanzenbestand in der Situation nach 3 relativ dicht ist, dringen die Wellen der Laser-Messeinrichtung 42 nicht oder fast nicht bis auf den Erdboden vor, sondern werden von den Oberseiten der Pflanzen reflektiert, wobei sich Variationen der Abstandswerte ergeben, die in der Größenordnung von einigen 10 cm liegen können.In the 3 to 5 are examples of readings of the receiver 58 played. At negative angles, ie at the left of the direction of travel lying detection range of the laser measuring device 42 is the in 3 measured distance d plotted on the y-axis is initially approximately constant and relatively large since the laser beam interacts with the ground in the forward direction of the harvester 10 lies to the left of the cut edge of the standing vegetation. From an angle of about -40 °, the distance d at the cutting edge located there drops in one step to a constant but lower value. This distance is approximately constant over the angle range following to the right, which is due to the fact that the laser beam essentially only with the crop in front of the harvester 10 interacts. As the plant stock in the situation after 3 is relatively dense, penetrate the waves of the laser measuring device 42 not or almost not to the ground, but are reflected from the tops of the plants, resulting in variations of the distance values, which may be on the order of a few tens of centimeters.

In der 4 ist eine analoge Messkurve wie in der 3 dargestellt, jedoch bei relativ geringer Pflanzendichte. Bei negativen Winkeln, d. h. bei links von der Fahrtrichtung liegendem Erfassungsbereich der Laser-Messeinrichtung 42 ist der in 4 auf der Y-Achse aufgetragene gemessene Abstand d zunächst näherungsweise konstant und relativ groß, da der Laserstrahl mit dem Erdboden zusammenwirkt, der in Vorwärtsrichtung der Erntemaschine 10 links neben der Schnittkante des stehenden Pflanzenbestandes liegt. Ab einem Winkel von etwa –40° sinkt der Abstand d an der dort befindlichen Schnittkante in einer Stufe auf einen Abstand ab, der nunmehr kontinuierlich zwischen dem zuvor gemessenen Abstand und dem in der Situation nach 3 bei den entsprechenden Winkeln gemessenen Wert variiert. Dieser Abstand variiert fortlaufend über den nach rechts folgenden Winkelbereich, was daran liegt, dass der Laserstrahl abwechselnd mit Pflanzen zusammenwirkt, die unmittelbar vor der Erntemaschine 10 stehen, in Lücken dazwischen mit weiter hinten stehenden Pflanzen und in deren Lücken gelegentlich mit dem Erdboden zusammenwirkt. Da der Pflanzenbestand in der Situation nach 3 relativ dünn ist, werden die Wellen der Laser-Messeinrichtung 42 in sehr stark variierenden Abständen reflektiert, wobei sich Variationen der Abstandswerte ergeben, die in der Größenordnung von 1 m oder darüber liegen können. In the 4 is an analog waveform like the one in the 3 shown, but at relatively low plant density. At negative angles, ie at the left of the direction of travel lying detection range of the laser measuring device 42 is the in 4 measured distance d plotted on the y-axis is initially approximately constant and relatively large since the laser beam interacts with the ground in the forward direction of the harvester 10 lies to the left of the cut edge of the standing vegetation. From an angle of about -40 °, the distance d decreases at the cutting edge located there in one step to a distance, which now continuously between the previously measured distance and in the situation after 3 varies at the corresponding angles measured value. This distance varies continuously over the right following angle range, which is because the laser beam alternately interacts with plants immediately before the harvester 10 stand in gaps between them with plants further back and in whose gaps occasionally interacts with the ground. As the plant stock in the situation after 3 is relatively thin, the waves of the laser measuring device 42 reflected at very widely varying distances, resulting in variations of the distance values, which may be of the order of 1 m or more.

Diese unterschiedlichen, von der Bestandsdichte abhängigen Variationen der Abstände werden von der Auswertungseinrichtung 44 evaluiert und zur Bestimmung der Bestandsdichte herangezogen.These different variations of the distances, which are dependent on the population density, are determined by the evaluation device 44 evaluated and used to determine population density.

Die 5 zeigt eine Messkurve, bei der entlang der Messrichtung, die dem Winkel α entspricht, relativ stark abweichende Abstandsmesswerte verzeichnet werden. In einem ersten, links liegenden Teilbereich A wirkt der Laserstrahl mit dem Erdboden bzw. den dort verbliebenen Stoppeln zusammen, analog der Situation in den 3 und 4. Es schließt sich nach rechts (steigende Winkel α) ein Teilbereich B mit relativ dichtem Bestand an, auf den ein Teilbereich C mit sukzessive steigendem Abstand folgt, was durch schräg nach rechts geneigte Pflanzen bedingt sein kann. Es schließt sich ein Teilbereich D mit etwa gleichem, aber größeren Abstand an, der durch liegende Pflanzen (Lagergetreide) bedingt ist. Es folgt nach rechts ein Teilbereich E mit stärker variierenden Abständen, bedingt durch einen relativ dünnen Pflanzenbestand, auf den ein ähnliche Teilbereiche F und G folgen. Der Teilbereich F umfasst noch einen kleineren, dünneren Teil. In der 5 sind die Mittelwerte und die Standardabweichungen der Abstände für die einzelnen Teilbereiche mit eingetragen.The 5 shows a measurement curve, in which along the measuring direction, which corresponds to the angle α, relatively widely deviating distance measurement values are recorded. In a first, left-lying portion A of the laser beam interacts with the ground or the stubble remaining there, analogous to the situation in the 3 and 4 , It is followed to the right (rising angle α) a partial area B with relatively dense population, followed by a sub-area C with successively increasing distance, which may be due obliquely inclined to the right plants. This is followed by a subarea D with approximately the same, but larger distance, which is due to lying plants (storage grain). It follows to the right a portion E with more varying distances, due to a relatively thin plant stock, followed by a similar subregions F and G. The portion F includes a smaller, thinner part. In the 5 the mean values and the standard deviations of the distances are entered for the individual subareas.

In der 6 ist ein Flussdiagramm dargestellt, nach dem die Auswertungseinrichtung 44 arbeitet. Nach dem Start in Schritt 100 wird in Schritt 102 die Steuerung 43 veranlasst, den Schwenkmotor 54 in Betrieb zu setzen, so dass die Laser-Messeinrichtung 42 stufenweise einen bestimmten Winkelbereich vor der Erntemaschine 10 überstreicht. Dabei werden die jeweiligen Schwenkwinkel und Abstandsmesswerte abgespeichert und in Schritt 104 an die Auswertungseinrichtung 44 übertragen.In the 6 a flow chart is shown, after which the evaluation device 44 is working. After the start in step 100 will be in step 102 the control 43 causes the swivel motor 54 put into operation, so that the laser measuring device 42 Gradually a certain angle range in front of the harvester 10 sweeps. In this case, the respective swivel angle and distance measured values are stored and in step 104 to the evaluation device 44 transfer.

In Schritt 106 wird anhand der Messwerte die Bestandsdichte und das Volumen der auf dem Feld stehenden Pflanzen 62 berechnet. Dabei wird zunächst aus den Abstandsmesswerten die Kontur der Pflanzen 62 ermittelt, d. h. unter Berücksichtigung der Geometrie der gesamten Messanordnung einschließlich ihrer Anbringung an der Erntemaschine 10 wird die vertikale Querschnittsfläche (d. h. die Kontur) der stehenden Front der Pflanzen 62 ermittelt. Diese Berechnung kann wie in der DE 197 43 884 A1 und EP 0 887 660 A2 beschrieben erfolgen, deren Offenbarungen durch Bezugnahme hierin mit aufgenommen werden.In step 106 the stocking density and the volume of plants in the field are measured based on the measurements 62 calculated. In the process, the distance measurements first make up the contour of the plants 62 determined, ie taking into account the geometry of the entire measuring arrangement including their attachment to the harvester 10 becomes the vertical cross-sectional area (ie the contour) of the standing front of the plants 62 determined. This calculation can be like in the DE 197 43 884 A1 and EP 0 887 660 A2 described, the disclosures of which are incorporated herein by reference.

Anhand der Abstandsmesswerte und Winkel für den stehenden Bestand (in der Figuren die Winkelbereiche von etwa –50° bis +50°) erfolgt im Schnitt 108 eine Ermittlung der Bestandsdichte der Pflanzen, indem die Standardabweichung der Abstandsmesswerte errechnet und mittels einer geeigneten, durch Versuche ermittelten Kalibriertabelle in eine Bestandsdichte umgerechnet wird. Das Volumen der Pflanzen 62 lässt sich dann aus der Breite und Höhe bzw. Querschnittsfläche und der Bestandsdichte der Pflanzen (durch Multiplikation der Fläche mit der Bestandsdichte) ermitteln.Based on the distance measurement values and angles for the standing stock (in the figures, the angle ranges from about -50 ° to + 50 °) takes place in section 108 a determination of the plant density by calculating the standard deviation of the distance measurement values and converting it into a stock density using a suitable calibration table determined by tests. The volume of the plants 62 can then be determined from the width and height or cross-sectional area and the stock density of the plants (by multiplying the area with the population density).

Um möglichst genaue Messwerte zu erzielen, bestimmt die Auswertungseinrichtung 44 vorzugsweise die Variationen (hier: Standardabweichungen) für die einzelnen Teilbereiche A bis G gemäß 5 getrennt voneinander. Die Grenzen der Teilbereiche A bis G können festliegen oder durch die Auswertungseinrichtung anhand von Sprüngen oder anderen Änderungen (insbesondere der Variationen) in den Messkurven selbsttätig bestimmt werden. Die für die einzelnen Teilbereiche A bis G ermittelten Variationen der Abstände können separat in Bestandsdichten umgerechnet werden. Auch die Konturen der einzelnen Teilbereiche A bis G werden zweckmäßigerweise separat evaluiert und mit den zugehörigen ermittelten Bestandsdichten multipliziert, um die Volumina der Pflanzen in den Teilbereichen zu bestimmen, die schließlich addiert werden, um das Gesamtvolumen innerhalb der Schnittbreite der Erntemaschine 10 zu bestimmen.In order to obtain the most accurate measured values, the evaluation device determines 44 preferably the variations (here: standard deviations) for the individual subareas A to G according to 5 separated from each other. The limits of the subregions A to G may be fixed or determined automatically by the evaluation device on the basis of jumps or other changes (in particular of the variations) in the measuring curves. The variations of the distances determined for the individual partial areas A to G can be converted separately into inventory densities. The contours of the individual subareas A to G are expediently evaluated separately and multiplied by the associated determined stock densities in order to determine the volumes of the plants in the subareas that are finally added to the total volume within the cutting width of the harvester 10 to determine.

Das einem Durchlauf der Laser-Messeinrichtung 42 über den Winkelbereich zuzuordnende Volumen wird im Schritt 110 abgespeichert, wobei eine Information über den Zeitpunkt und/oder die Position, an dem die Messung erfolgte, mit abgespeichert wird. Der Zeitpunkt kann mit einer entsprechenden Uhr ermittelt werden, die Position mit einem Positionsbestimmungssystem wie GPS, wozu eine Antenne 120 vorgesehen ist.The one pass of the laser measuring device 42 The volume to be allocated over the angle range is determined in step 110 stored, with information about the time and / or the position at which the measurement was made, is stored with. The time can be determined with a corresponding clock, the position with a positioning system such as GPS, including an antenna 120 is provided.

Im Schritt 112 wird der Volumendurchsatz in der Erntemaschine 10 mit dem Gutdurchsatzsensor 48 und dem Geschwindigkeitssensor 49 gemessen. Der Volumendurchsatz hängt von der bekannten Breite des Schrägförderers 38, der mit dem Gutdurchsatzsensor 48 gemessenen Dicke der Gutmatte und der Fördergeschwindigkeit des Schrägförderers 38 ab, die mit dem Geschwindigkeitssensor 49 gemessen wird. Aus den Messwerten der genannten Sensoren wird der Volumendurchsatz (Volumen pro Zeiteinheit) bestimmt.In step 112 becomes the volume throughput in the harvester 10 with the good throughput sensor 48 and the speed sensor 49 measured. The volume throughput depends on the known width of the feederhouse 38 , the one with the flow rate sensor 48 measured thickness of the Gutmatte and the conveying speed of the inclined conveyor 38 starting with the speed sensor 49 is measured. The volumetric flow rate (volume per time unit) is determined from the measured values of the aforementioned sensors.

In Schritt 114 wird der in Schritt 112 bestimmte Volumendurchsatz in der Erntemaschine mit einem theoretischen Durchsatz verglichen. Der theoretische Durchsatz wird anhand der in Schritt 110 abgespeicherten Menge und der Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine 10 berechnet, wobei die abgespeicherten Werte verwendet werden, die dem Zeitpunkt bzw. der Position entsprechen, an der die Pflanzen 62 stehen, deren Durchsatz in Schritt 112 in der Erntemaschine gemessen wurde. Falls der Vergleich in Schritt 114 keine (zumindest näherungsweise) Übereinstimmung der beiden Werte ergibt, folgt Schritt 116, in dem eine Fehlermeldung abgegeben wird. Anhand der Fehlermeldung kann die Bedienungsperson erkennen, dass eine Überprüfung der Laser-Messeinrichtung 42 erforderlich ist. Auch ist dann eine manuelle Einstellung der Vortriebsgeschwindigkeit und der übrigen Parameter sinnvoll, die ansonsten automatisch eingestellt werden können.In step 114 will be the one in step 112 certain volume throughput in the harvester compared to a theoretical throughput. The theoretical throughput is determined by the in step 110 stored amount and the propulsion speed of the harvester 10 calculated, using the stored values corresponding to the time or position at which the plants 62 stand, whose throughput in step 112 measured in the harvester. If the comparison in step 114 there is no (at least approximately) agreement between the two values, step follows 116 in which an error message is issued. Based on the error message, the operator can recognize that a check of the laser measuring device 42 is required. Also, then a manual adjustment of the propulsion speed and the other parameters makes sense, which can otherwise be set automatically.

Stimmen die Werte überein, folgt Schritt 118, in dem die Auswertungseinrichtung 44 anhand der in Schritt 110 abgespeicherten Mengenwerte über die Geschwindigkeitsvorgabeeinrichtung 64 die Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine 10 auf einen Wert einstellt, der einer optimalen Auslastung der Erntemaschine 10 entspricht. Dabei wird der Zeitraum berücksichtigt, bis die Erntemaschine 10 die Stelle erreicht, an der die Pflanzen 62 stehen, die einem gemessenen Mengenwert entsprechen. Außerdem wird die durch die Auswertungseinrichtung 44 über den Antrieb 46 die Dreschtrommeldrehzahl auf einen von der in Schritt 110 gemessenen Menge und der mit dem Feuchtigkeitssensor 50 gemessenen Feuchtigkeit abhängigen Wert eingestellt.If the values agree, follow step 118 in which the evaluation device 44 using the in step 110 stored quantity values via the speed setting device 64 the propulsion speed of the harvester 10 set to a value of optimal utilization of the harvester 10 equivalent. The period is considered until the harvester 10 reaches the place where the plants 62 stand, which correspond to a measured quantity value. In addition, the by the evaluation device 44 over the drive 46 the threshing drum speed to one of the in step 110 measured amount and with the moisture sensor 50 adjusted measured humidity dependent value.

Auf Schritt 118 folgt wieder Schritt 102. Auf diese Weise wird kontinuierlich eine Reihe von Messwerten der Bestandsdichte und des Pflanzenvolumens erzeugt, die unter Berücksichtigung der Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine zeitverzögert zur Vortriebsgeschwindigkeitssteuerung und optional zur Einstellung von Parameter der Drescheinrichtung 24 und der Reinigungseinrichtung 34 der Erntemaschine 10 verwendet wird. Unter Berücksichtigung der Messwerte des Feuchtigkeitssensors 50 kann das Pflanzenvolumen durch die Auswertungseinrichtung 44 auch in eine Pflanzenmasse umgerechnet werden, die zur Verwendung für Zwecke der Präzisionslandwirtschaft mittels der Positionssignale der Antenne 120 georeferenziert abgespeichert werden können.On step 118 follows again step 102 , In this way, a series of inventory density and plant volume readings are continuously generated which, taking into account the advancement rate of the harvester, are time delayed for propulsion rate control and optionally for setting thresher parameters 24 and the cleaning device 34 the harvester 10 is used. Taking into account the measured values of the humidity sensor 50 can the plant volume through the evaluation device 44 also be converted into a plant mass suitable for use for precision farming purposes by means of the position signals of the antenna 120 georeferenced can be stored.

Die beschriebene Erkennung der Bestandsdichte anhand der Bestimmung der Variation der erfassten Laufzeiten der Wellen vom Sender 56 zum Empfänger 58 ermöglicht eine selbständige Anpassung der Vortriebsgeschwindigkeit der Erntemaschine 10. Falls die Pflanzen 62 umgefallen sind (Lagergetreide, vgl. den Teilbereich D in 5) wird diese Tatsache anhand der größeren erfassten Abstände ebenfalls erkannt und führt zu einer Korrektur der Geschwindigkeit in die korrekte Richtung. Die vorliegende Erfindung eignet sich nicht nur für stehende Pflanzen, wie zuvor beschrieben, sondern auch für in einem Schwad liegende Pflanzen, da bei dichteren Schwaden ebenfalls homogenere Abstandswerte als bei dünneren Schwaden gewonnen werden.The described detection of the stocking density based on the determination of the variation of the detected transit times of the waves from the transmitter 56 to the recipient 58 allows an independent adjustment of the propulsion speed of the harvester 10 , If the plants 62 have fallen over (storage crops, see the subsection D in 5 ) this fact is also recognized on the basis of the larger detected distances and leads to a correction of the speed in the correct direction. The present invention is suitable not only for standing plants as described above, but also for plants lying in a swath, since with denser swaths also homogeneous distance values are obtained than with thinner swaths.

Claims

Device for recording the plant density of plants ( 62 ) on a field, with: a transmitter ( 56 ), which is adapted to electromagnetic waves from a harvester ( 10 ) to radiate in a diagonally forward and downward inclined direction on a plant stock, a local and / or angle resolution working receiver ( 58 ), which is set up by the plants ( 62 ) of the plant population and / or from the ground, originally from the transmitter ( 56 ) to receive radiated waves, wherein the transmitter ( 56 ) and / or the recipient ( 58 ) are movable or pivotable in front of the harvester ( 10 ) are scanned or scanned at different points along a measuring direction extending transversely to a forward movement direction of the device and at least approximately parallel to the ground, and with an evaluation device ( 44 ), which is set up, the duration of the waves of the transmitter ( 56 ) to the recipient ( 58 ) at different points along the measuring direction and thereupon the distance of the receiver ( 58 ) and transmitter ( 56 ) of the associated reflection point and thus to determine a distance image that contains the detected distances of the reflection points along the measuring direction spatially or angularly resolved, wherein the evaluation device ( 44 ), the stock density of the plants ( 62 ), taking advantage of the fact that the maturity of waves in relatively dense crops is mainly due to the plants ( 62 ) reflected waves along the measuring direction less than relatively thin plant stands, in which a certain proportion of the waves penetrates to the ground and is reflected by this, to be determined by the variation of the detected transit times in the measuring direction, characterized in that the evaluation device ( 44 ) is operable to split the measuring direction into subregions (A to G) and to determine the stock densities separately in the subregions (A to G), the limits of the subregions (A to G) being determined by the evaluation device ( 44 ) can be determined automatically by combining partial areas (A to G) along the measuring direction with homogeneous transit times and / or variations into a partial area for which the associated variations are converted separately into inventory densities.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the evaluation device ( 44 ), the volume and / or the mass of the plants ( 62 ).

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the evaluation device ( 44 ) with a humidity sensor ( 50 ), which is designed to reduce the moisture of the plants ( 62 ) to eat.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the evaluation device ( 44 ) with a good throughput sensor ( 48 ), which is set up, the throughput in a harvester ( 10 ) to eat.

Apparatus according to claim 4, characterized in that the evaluation device ( 44 ), the measured value of the good throughput sensor ( 48 ) with one from the signals of the recipient ( 58 ) to compare the calculated value.

Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the evaluation device ( 44 ), the measured value of the good throughput sensor ( 48 ) for calibration of the signals from the receiver ( 58 ) to use the calculated quantity value.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the evaluation device ( 44 ) with a steering device and / or a speed setting device ( 64 ) and / or a device for setting a Erntegutaufnahmeeinrichtung and / or Gutbearbeitungs- and / or Gutfördereinrichtung and / or a recording device for georeferenced recording of the stock densities is connected.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the evaluation device ( 44 ) is operable to distinguish whether present in front of a Erntegutaufnahmeeinrichtung a harvester harvested or not harvested stock.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the evaluation device ( 44 ) is operable on the basis of a detection of a field end or headland carried out on the distinction between harvested and non-harvested stock, a speed setting device ( 64 ), the harvester ( 10 ) at the headland or at the end of the field and only accelerate again after returning to the unharvested stock.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the evaluation device ( 44 ) is operable to recognize plants lying on the field.

Harvesting machine ( 10 ) with a device according to one of claims 1 to 10.

Method for recording the inventory density of plants ( 62 ) on a field, with: a transmitter ( 56 ), the electromagnetic waves from a harvester ( 10 ) radiates from an obliquely downward and downward direction to a plant stock, a local and / or angle-resolving receiver ( 58 ), of the plants ( 62 ) of the plant population and / or from the ground, originally from the transmitter ( 56 ) receives radiated waves, the transmitter ( 56 ) and / or the recipient ( 58 ) are moved or pivoted to one in front of the harvester ( 10 ) are scanned or scanned at different points along a measuring direction extending transversely to a forward movement direction of the device and at least approximately parallel to the ground, and with an evaluation device ( 44 ), which determines the duration of the waves of the transmitter ( 56 ) to the recipient ( 58 ) at different points along the measuring direction and thereupon the distance of the receiver ( 58 ) and transmitter ( 56 ) of the associated reflection point and thus determines a distance image that contains the detected distances of the reflection points along the measuring direction spatially or angularly resolved, wherein the evaluation device ( 44 ) the stock density of plants ( 62 ), taking advantage of the fact that the maturity of waves in relatively dense crops is mainly due to the plants ( 62 ) reflected waves along the measuring direction less vary than in relatively thin plant populations, where a certain portion of the waves penetrates to the bottom and is reflected by the latter, determined on the basis of the variation of the detected transit times in the measuring direction, characterized in that the evaluation device ( 44 ) splits the measuring direction into subregions (A to G) and determines the stock densities separately in the subregions (A to G), the limits of the subregions (A to G) being determined by the evaluation device ( 44 ) can be determined automatically by combining partial areas (A to G) along the measuring direction with homogeneous transit times and / or variations into a partial area for which the associated variations are converted separately into inventory densities.