DE102020210494A1

DE102020210494A1 - Method and device for applying a spray and computer program product and control device

Info

Publication number: DE102020210494A1
Application number: DE102020210494.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Walter; Philip Nagel; Nicolas Houis; Peter Seitz; Achim Brenk; Bernd Becker
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2020-08-19
Filing date: 2020-08-19
Publication date: 2022-02-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels (1), insbesondere auf eine landwirtschaftliche Nutzfläche (NF), bei dem über wenigstens eine an einem Spritzgestänge (14) angeordnete, vorzugsweise von einem Ventil (20) ansteuerbare Spritzdüse (18) das Spritzmittel (1) ausgebracht wird, wobei an dem Spritzgestänge (14) wenigstens eine Sensoreinrichtung (24, 28) angeordnet ist, die eine lokale Bewegung des Spritzgestänges (14) erfasst.

The invention relates to a method for applying a spraying agent (1), in particular to an agricultural area (NF), in which the spraying agent ( 1) is applied, at least one sensor device (24, 28) being arranged on the sprayer boom (14) and detecting a local movement of the sprayer boom (14).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Ausbringen eines Spritzmittels, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke. Dabei wird das Spritzmittel über wenigstens eine, an einem Spritzgestell angeordnete Spritzdüse abgegeben. Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. als Bestandteil einer zum Durchführen des Verfahrens ausgebildeten Vorrichtung sowie eine Steuereinrichtung.The invention relates to a method and a device for applying a spray, in particular for agricultural purposes. The spray agent is discharged via at least one spray nozzle arranged on a spray frame. Furthermore, the invention relates to a computer program product for carrying out the method according to the invention or as a component of a device designed to carry out the method and a control device.

Stand der TechnikState of the art

Aus der EP 2 837 285 A1 ist ein Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt. Das bekannte Verfahren zeichnet sich durch an einem Spritzgestänge angeordnete Sensoreinrichtungen aus, die dazu dienen, Bewegungen bzw. Auslenkungen des Spritzgestells zu erfassen, wenn das typischerweise an einem Traktor oder ähnlichem landwirtschaftlichen Fahrzeug angeordnete Spritzgestell beim Überfahren eines Untergrunds in Folge von Bodenunebenheiten zu Schwingungen angeregt wird. Die von den Sensoreinrichtungen erfassten Bewegungen bzw. Schwingungen des Spritzgestänges dienen der aktiven Ansteuerung einer Dämpfungseinrichtung, die dazu dient, die Schwingungen des Spritzgestells zu dämpfen. Letztendlich dient die Dämpfung der Schwingungen des Spritzgestänges dazu, eine verbesserte Genauigkeit beim Ausbringen des Spritzmittels und eine damit verbundene mögliche Verbrauchsoptimierung bzw. Verbrauchsreduzierung realisieren zu können.From the EP 2 837 285 A1 a method for applying a spray with the features of the preamble of claim 1 is known. The known method is characterized by sensor devices arranged on a sprayer boom, which are used to detect movements or deflections of the sprayer frame when the sprayer frame, which is typically arranged on a tractor or similar agricultural vehicle, is excited to vibrate when driving over a surface as a result of uneven ground . The movements or vibrations of the sprayer boom detected by the sensor devices serve to actively control a damping device, which serves to dampen the vibrations of the sprayer boom. Ultimately, the damping of the vibrations of the spray boom serves to be able to achieve improved accuracy when applying the spray agent and an associated possible optimization or reduction in consumption.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels, insbesondere für landwirtschaftliche Zwecke, mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es unter Berücksichtigung der Schwingungen bzw. Bewegungen des Spritzgestänges eine verbesserte Dosiergenauigkeit und somit einen minimierten Verbrauch an Spritzmittel ermöglicht. Die Erfindung verlässt den aus dem Stand der Technik bekannten bzw. eingeschlagenen Weg, die Schwingungen bzw. Bewegungen des Spritzgestänges beim Auftreten von Schwingungen zu dämpfen und schlägt stattdessen vor, in Kenntnis der Bewegungen bzw. Schwingungen, insbesondere in Kenntnis einer zu erwartenden Bewegung bzw. Schwingung des Spritzgestänges, die wenigstens eine Spritzdüse am Spritzgestänge derart anzusteuern, dass trotz der (zugelassenen) Bewegung bzw. Schwingung des Spritzgestänges das Spritzmittel in der benötigten Menge an der gewünschten Stelle dosiert wird. Unter einer Ansteuerung der Spritzdüse bzw. deren Ventil wird dabei verstanden, dass die Ansteuerung sowohl den Zeitpunkt der Ansteuerung, als auch die Länge der Ansteuerung des Ventils bzw. die Spritzdauer der Spritzdüse umfasst.The method according to the invention for applying a spray, in particular for agricultural purposes, with the features of claim 1 has the advantage that, taking into account the vibrations or movements of the spray boom, it enables improved dosing accuracy and thus minimized consumption of spray. The invention departs from the path known or taken from the prior art of damping the vibrations or movements of the sprayer boom when vibrations occur and instead proposes, with knowledge of the movements or vibrations, in particular with knowledge of an expected movement or Vibration of the spray boom, to control at least one spray nozzle on the spray boom in such a way that despite the (approved) movement or vibration of the spray boom, the spray agent is dosed in the required amount at the desired location. Control of the spray nozzle or its valve is understood to mean that the control includes both the point in time of the control and the length of the control of the valve or the injection duration of the spray nozzle.

Vor dem Hintergrund der obigen Erläuterung schlägt es daher das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausbringen eines Spritzmittels vor, dass die Ansteuerung der Spritzdüse bzw. des Ventils in Abhängigkeit zumindest von einem horizontalen Bewegungsanteil der erfassten lokalen Bewegung des Spritzgestänges im Bereich der Spritzdüse aufgrund einer Verformung des Spritzgestänges erfolgt.Against the background of the above explanation, the method according to the invention for applying a spray agent therefore proposes that the spray nozzle or the valve be controlled as a function of at least a horizontal movement component of the detected local movement of the spray boom in the area of the spray nozzle due to a deformation of the spray boom .

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausbringen eines Spritzmittels sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the method according to the invention for applying a spray are listed in the dependent claims.

In bevorzugter Ausgestaltung des allgemeinen Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass die lokale Bewegung des Spritzgestänges mittels mehrerer, in einer Längsrichtung des Spritzgestänges zueinander in Abständen angeordneter Sensoreinrichtungen erfasst wird, und dass aus zeitlich aufeinanderfolgenden lokalen Bewegungen des Spritzgestänges ein Verformungsmodell des Spritzgestänges generiert wird, das dazu dient, auf eine zu erwartende Verformung des Spritzgestänges mit entsprechenden lokalen Bewegungen und Positionen der wenigstens einen Spritzdüse zu schließen.In a preferred embodiment of the general idea of the invention, it is provided that the local movement of the sprayer boom is detected by means of a plurality of sensor devices arranged at distances from one another in a longitudinal direction of the sprayer boom, and that a deformation model of the sprayer boom is generated from temporally successive local movements of the sprayer boom, which is used for this purpose serves to infer an expected deformation of the spray boom with corresponding local movements and positions of the at least one spray nozzle.

Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass beispielsweise aus der Schwingungs- bzw. Festigkeitslehre bekannte Verformungsmodelle, zum Beispiel für Biegebalken oder Ähnlichem, auf das Spritzgestänge angewandt werden, sodass auf zukünftige Positionen der wenigstens einen Spritzdüse während der Schwingung bzw. Bewegung des Spritzgestänges geschlossen werden kann, um daraus eine zeitgerechte Ansteuerung der wenigstens einen Spritzdüse zum positions- und mengengenauen Abgeben des Spritzmittels generieren zu können.In other words, this means that deformation models known from vibration or strength theory, for example for bending beams or the like, are applied to the sprayer boom, so that future positions of the at least one spray nozzle during the vibration or movement of the sprayer boom are inferred can, in order to be able to generate timely activation of the at least one spray nozzle for dispensing the spray agent in the correct position and quantity.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung hinsichtlich der wenigstens einen Sensoreinrichtung sieht vor, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung als bildaufnehmende Kamera ausgebildet ist, und dass der zeitliche Abstand zwischen zwei von der Kamera aufgenommener Bilder abhängig von der lokalen Bewegung des Spritzgestänges am Anbauort der Kamera verändert wird. Dies erfolgt vor folgendem Hintergrund: Bei der Schwingung bzw. Bewegung des Spritzgestänges am Anbauort der Kamera erfolgt eine Überlagerung der horizontalen Geschwindigkeit der Kamera infolge der Schwingung des Spritzgestänges und der Fahrgeschwindigkeit des Zugfahrzeugs für das Spritzgestänge. Werden Bilder von der Kamera in konstanten bzw. gleichen Zeitabständen aufgenommen und verarbeitet bzw. ausgewertet, insbesondere um eine lokale Position von zu behandelnden Pflanzen bzw. Unkräutern und/oder indirekt zur Positionsbestimmung der Spritzdüse zu den Pflanzen zu bestimmen, so ergeben sich bei einer Bewegungsrichtung der Schwingung des Spritzgestänges am Anbauort der Kamera in Fahrtrichtung des Zugfahrzeugs zwischen zwei aufgenommenen Bildern typischerweise Lücken bzgl. der aufgenommenen Bodenabschnitte, während sich bei einer Bewegung des Spritzgestänges am Anbauort der Sensoreinrichtung entgegen der Fahrtrichtung des Zugfahrzeugs typischerweise Überschneidungen der einzelnen Bilder bzw. der aufgenommenen Bodenabschnitte ergeben. Ist die Schwingungsrichtung sowie die Schwingungsgeschwindigkeit bzw. der zeitliche Verlauf der Schwingung bekannt, so kann es das erfindungsgemäße Verfahren daher ermöglichen, dass es durch eine Veränderung der Zeitspanne zwischen zwei aufgenommenen Bildern der Kamera zu keinen Überlappungen bzw. Lücken kommt, um dadurch eine vollständige Erfassung und Auswertung der aufgenommenen Fläche zu ermöglichen.A further preferred embodiment with regard to the at least one sensor device provides that the at least one sensor device is designed as an image-taking camera, and that the time interval between two images recorded by the camera is changed depending on the local movement of the sprayer boom at the installation site of the camera. This is done against the following background: When the sprayer boom vibrates or moves at the camera mounting location, the horizontal speed of the camera is superimposed as a result of the vibration of the sprayer boom and the driving speed of the towing vehicle for the sprayer boom. who the images are recorded by the camera at constant or equal time intervals and processed or evaluated, in particular to determine a local position of plants or weeds to be treated and/or indirectly to determine the position of the spray nozzle in relation to the plants, resulting in a direction of movement the vibration of the sprayer boom at the mounting location of the camera in the direction of travel of the towing vehicle, there are typically gaps between two recorded images with regard to the recorded soil sections, while when the sprayer boom moves at the mounting location of the sensor device counter to the direction of travel of the towing vehicle, there are typically overlaps of the individual images or the recorded soil sections result. If the direction of vibration and the vibration speed or the time course of the vibration are known, the method according to the invention can therefore make it possible for there to be no overlaps or gaps due to a change in the time period between two images recorded by the camera, in order to ensure complete detection and to enable evaluation of the recorded area.

Zusätzlich oder alternativ zu kamerabasierten Sensoreinrichtungen ist es möglich, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung einen Beschleunigungssensor umfasst, und dass die von der wenigstens einen Sensoreinrichtung erfassten Messwerte in Geschwindigkeiten sowie Positionen der wenigstens einen Spritzdüse bzw. des Spritzgestänges umgewandelt werden. Eine derartige Umwandlung erfolgt mittels bekannter mathematischer Algorithmen, indem durch Integration aus den Beschleunigungen zunächst Geschwindigkeiten, und anschließend durch nochmalige mathematische Integration Wegstrecken und somit Positionen der Spritzdüse generiert werden.In addition or as an alternative to camera-based sensor devices, it is possible for the at least one sensor device to include an acceleration sensor and for the measured values recorded by the at least one sensor device to be converted into speeds and positions of the at least one spray nozzle or spray boom. Such a conversion takes place by means of known mathematical algorithms, in that speeds are first generated by integration from the accelerations, and then distances and thus positions of the spray nozzle are generated by repeated mathematical integration.

Wesentlich für die Dosiergenauigkeit bzw. Ansteuerung der Spritzdüsen ist es darüber hinaus, dass die aktuelle Geschwindigkeit eines Fahrzeugs für das Spritzgestänge berücksichtigt wird. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die lokalen Bewegungen des Spritzgestänges mit einer lokalen Bewegung einer das Spritzgestänge bewegenden Antriebseinheit, insbesondere eines Zugfahrzeugs, verrechnet werden.It is also essential for the dosing accuracy and control of the spray nozzles that the current speed of a vehicle is taken into account for the spray boom. In other words, this means that the local movements of the sprayer boom are offset against a local movement of a drive unit moving the sprayer boom, in particular a towing vehicle.

Das Dosieren bzw. Abgeben von Spritzmittel auf landwirtschaftliche Flächen erfolgt typischerweise auch unter Zuhilfenahme einer GPS-Positionsbestimmung des Zugfahrzeugs. Hierbei wird in Kenntnis der Position der mit dem Spritzmittel zu behandelnden Fläche und der Position des Fahrzeugs mit daran angeschlossenem Spritzgestänge und in Kenntnis der Position der einzelnen Spritzdüsen an dem Spritzgestänge eine entsprechende Ansteuerung der Spritzdüsen ermöglicht. Daher sieht es eine Weiterbildung des zuletzt vorgeschlagenen Verfahrens vor, dass zusätzlich die Position des Zugfahrzeugs auf Grundlage eines GPS-Systems erfasst wird, und dass die Ansteuerung der wenigstens einen Spritzdüse in Abhängigkeit von der Position des Zugfahrzeugs erfolgt.The dosing or dispensing of sprays on agricultural areas is typically also carried out with the aid of a GPS position determination of the towing vehicle. Knowing the position of the surface to be treated with the spray agent and the position of the vehicle with the spray boom connected to it and knowing the position of the individual spray nozzles on the spray boom enables the spray nozzles to be controlled accordingly. Therefore, a development of the last proposed method provides that the position of the towing vehicle is also detected on the basis of a GPS system, and that the at least one spray nozzle is actuated as a function of the position of the towing vehicle.

Obwohl es der Erfindungsgedanke in seiner allgemeinsten Form ermöglicht, auf aufwendige, insbesondere aktiv betriebene Dämpfungssysteme zur Begrenzung der Schwingungen des Spritzgestänges zu verzichten, kann es ggf. sinnvoll sein, zur Vermeidung lokal hoher Beschleunigungen bzw. Geschwindigkeiten des Spritzgestänges, bei denen eine zeitgerechte Ansteuerung der Spritzdüse ggf. kritisch ist, eine zusätzliche Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung von Schwingungen des Spritzgestänges zu verwenden.Although the idea of the invention in its most general form makes it possible to dispense with expensive, in particular actively operated damping systems for limiting the vibrations of the sprayer boom, it may make sense to avoid locally high accelerations or speeds of the sprayer boom, where timely control of the Spray nozzle may be critical to use an additional damping device to dampen vibrations of the spray boom.

Eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht es, nicht nur horizontale Bewegungen des Spritzgestänges aufgrund von Schwingungen bei der Ansteuerung der Spritzdüsen zu berücksichtigen, sondern auch Torsionsbewegungen um die Längsachse des Spritzgestänges sowie vertikale Schwingungen. Hierzu sieht es eine weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass bei der Ansteuerung der Spritzdüse bzw. des Ventils zusätzlich ein vertikaler Bewegungsanteil der erfassten lokalen Bewegung des Spritzgestänges gegenüber einem Untergrund und/oder eine Torsion des Spritzgestänges (um seine Längsachse) berücksichtigt wird.A further, particularly preferred embodiment of the invention makes it possible to take into account not only horizontal movements of the spray boom due to vibrations when controlling the spray nozzles, but also torsional movements about the longitudinal axis of the spray boom and vertical vibrations. For this purpose, a further embodiment of the method according to the invention provides that when the spray nozzle or the valve is actuated, a vertical movement component of the detected local movement of the sprayer boom relative to a substrate and/or a torsion of the sprayer boom (about its longitudinal axis) is also taken into account.

Die Verarbeitung der Daten von Kameraeinrichtungen und/oder Beschleunigungssensoren kann entweder am Ort der jeweiligen Sensoreinrichtung, oder aber zentral erfolgen, indem die entsprechenden Sensordaten an eine zentrale Einrichtung übermittelt werden. Letzteres ist insbesondere im Zusammenhang mit der Ansteuerung von Spritzdüsen durch eine zentrale Steuereinheit vorteilhaft. Daher sieht es eine weitere bevorzugte Ausgestaltung des Verfahrens vor, dass beim Vorhandensein mehrerer Sensoreinrichtungen und Spritzdüsen die Verarbeitung von Sensordaten und die Ansteuerung von Ventilen der Spritzdüsen über eine zentrale Steuereinrichtung erfolgt.The processing of the data from camera devices and/or acceleration sensors can take place either at the location of the respective sensor device, or else centrally, in that the corresponding sensor data is transmitted to a central device. The latter is particularly advantageous in connection with the control of spray nozzles by a central control unit. Therefore, a further preferred embodiment of the method provides that, when a plurality of sensor devices and spray nozzles are present, the processing of sensor data and the actuation of valves of the spray nozzles takes place via a central control device.

Weiterhin umfasst die Erfindung auch eine Vorrichtung zum Ausbringen eines Spritzmittels, wobei die Vorrichtung ein Spritzgestänge aufweist, an dem wenigstens eine von einem Ventil ansteuerbare Spritzdüse angeordnet ist, und wobei mittels wenigstens einer Sensoreinrichtung lokale Bewegungen des Spritzgestänges erfasst werden, insbesondere lokale Bewegungen zu einem das Spritzgestänge bewegenden Fahrzeug. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Steuereinrichtung mit einem Algorithmus vorhanden ist, die dazu ausgebildet ist, aufgrund der von der wenigstens einen Sensoreinrichtung erfassten Daten eine von der Bewegung des Spritzgestänges abhängige Ansteuerung der wenigstens einen Spritzdüse auszuführen.Furthermore, the invention also includes a device for applying a spray agent, the device having a spray boom on which at least one spray nozzle that can be controlled by a valve is arranged, and local movements of the spray boom being detected by means of at least one sensor device, in particular local movements to a das Spray boom moving vehicle. The device according to the invention is characterized in that a control device with an algorithm is present, which is designed to carry out an activation of the at least one spray nozzle, which is dependent on the movement of the sprayer boom, on the basis of the data recorded by the at least one sensor device.

In Weiterbildung einer derartigen Vorrichtung ist es vorgesehen, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung mehrere, vorzugsweise gleiche Kameras umfasst, die in vorzugsweise gleichmäßigen Abständen entlang einer Längsrichtung des Spritzgestänges angeordnet sind, wobei die Kameras auf eine Nutzfläche ausrichtbare Erfassungsbereiche aufweisen. In diesem Fall erfolgt sowohl die Erfassung der Schwingungen des Spritzgestänges als auch die Lokalisation von Pflanzen bzw. Unkraut über ein Bildauswerteprogramm.In a development of such a device, it is provided that the at least one sensor device comprises a plurality of preferably identical cameras, which are preferably arranged at equal distances along a longitudinal direction of the sprayer boom, the cameras having detection areas that can be aligned to a usable area. In this case, both the detection of the vibrations of the sprayer boom and the localization of plants and weeds are carried out using an image analysis program.

Insbesondere kann es weiterhin auch vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Sensoreinrichtung wenigstens einen am Spritzgestänge angeordneten Beschleunigungssensor und/oder wenigstens einen Ultraschallsensor zur Erfassung eines Höhenabstands des Spritzgestänges zu einem Untergrund umfasst, die der lokalen Schwingungserfassung des Spritzgestänges dienen. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass die Kameras (lediglich) der Lokalisation von Pflanzen bzw. Von Unkraut dienen.In particular, it can also be provided that the at least one sensor device comprises at least one acceleration sensor arranged on the sprayer boom and/or at least one ultrasonic sensor for detecting a vertical distance of the sprayer boom to a ground, which serves to detect local vibrations of the sprayer boom. In this case, it can be provided that the cameras serve (only) to localize plants or weeds.

Weiterhin umfasst die Erfindung ein Computerprogrammprodukt, insbesondere einen Datenträger oder ein Datenprogramm, das dazu ausgebildet ist, wenigstens einen Verfahrensschritt nach einem erfindungsgemäßen Verfahren auszuführen oder als Bestandteil einer soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung dient sowie eine Steuereinrichtung.The invention also includes a computer program product, in particular a data carrier or a data program, which is designed to carry out at least one method step according to a method according to the invention or serves as a component of a device according to the invention as described so far, and a control device.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred embodiments of the invention and from the drawings.

Figurenlistecharacter list

1 shows a simplified plan view of an agricultural towing vehicle with a spray boom arranged at the rear area of the towing vehicle in the deflected and non-deflected state of a left part of the spray boom,
2 a simplified rear view of the spray boom with sensor devices arranged thereon and
3 a flowchart to explain a control method for the spray nozzles and/or cameras.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.Identical elements or elements with the same function are provided with the same reference numbers in the figures.

In der 1 ist ein landwirtschaftliches Fahrzeug 10, beispielhaft in Form eines Traktors dargestellt. Am Heckbereich des Fahrzeugs 10 ist ein sich quer zur Längsachse 12 des Fahrzeugs 10 erstreckendes Spritzgestänge 14 angeordnet, das entsprechend der 2 beispielhaft in Art einer Fachwerkkonstruktion aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Stäben 13 besteht. Die Länge des Spritzgestänges 14 in dessen Längsrichtung, d.h. quer zur Längsachse 12 des Fahrzeugs 10, kann beispielsweise bis zu 20m betragen. Das Spritzgestänge 14 ist Bestandteil einer Spritzvorrichtung 15, die ebenfalls rein beispielhaft einen am Heckbereich des Fahrzeugs 10 angeordneten Vorratsbehälter 16 für ein Spritzmittel 1, beispielsweise ein Pestizid, umfasst. Das Spritzmittel 1 ist ebenfalls rein beispielhaft über mehrere, vorzugsweise in gleichmäßigen Abständen a am Spritzgestänge 14 zueinander angeordneten Spritzdüsen 18 auf einen Untergrund einer landwirtschaftlichen Nutzfläche NF dosierbar, wobei das unter Druck stehende Spritzmittel 1 zur lokalen oder flächigen Behandlung der Nutzfläche NF bzw. darauf angeordneter Pflanzen oder Unkräuter (nicht dargestellt) dient.In the 1 1 is an agricultural vehicle 10, shown by way of example in the form of a tractor. Arranged at the rear of the vehicle 10 is a spray boom 14 which extends transversely to the longitudinal axis 12 of the vehicle 10 and which, in accordance with FIG 2 for example, in the form of a truss structure, consists of a multiplicity of rods 13 connected to one another. The length of the spray boom 14 in its longitudinal direction, ie transversely to the longitudinal axis 12 of the vehicle 10, can be up to 20 m, for example. The spray boom 14 is part of a spray device 15, which also includes, purely by way of example, a reservoir 16 for a spray agent 1, for example a pesticide, which is arranged at the rear area of the vehicle 10. The spraying agent 1 can also be metered, purely by way of example, onto the subsurface of an agricultural area NF via a plurality of spray nozzles 18, preferably arranged at equal distances a from one another on the sprayer boom 14, with the spraying agent 1, which is under pressure, being used for local or extensive treatment of the area NF or areas arranged thereon Plants or weeds (not shown) is used.

Die Ansteuerung der einzelnen Spritzdüsen 18 erfolgt vorzugsweise durch jeweils ein, insbesondere im Bereich der jeweiligen Spritzdüse 18 angeordnetes Ventil 20, wobei aus Vereinfachungsgründen dies in der 1 lediglich bei einigen Spritzdüsen 20 dargestellt ist. Jede Spritzdüse 18 bzw. jedes Ventil 20 kann wiederum individuell über eine Ausgangsschnittstelle 21 einer Steuereinrichtung 25, die beispielhaft zentral im Bereich des Fahrzeugs 10 angeordnet ist, angesteuert werden.The control of the individual spray nozzles 18 is preferably carried out by a valve 20 arranged in particular in the region of the respective spray nozzle 18. For the sake of simplicity, this is shown in FIG 1 is only shown in some spray nozzles 20. Each spray nozzle 18 or each valve 20 can in turn be controlled individually via an output interface 21 of a control device 25 which is arranged centrally in the area of the vehicle 10, for example.

Zur Dämpfung von Schwingungen des Spritzgestänges 14, die beim Überfahren von Bodenunebenheiten oder ähnlichem der Nutzfläche NF durch das Fahrzeug 10 entstehen, kann es darüber hinaus vorgesehen sein, dass das Spritzgestänge 14 mittels einer Dämpfungseinrichtung 22 mit dem Fahrzeug 10 verbunden ist.In order to dampen vibrations of the sprayer boom 14 that occur when the vehicle 10 drives over uneven ground or the like in the usable area NF, provision can also be made for the sprayer boom 14 to be connected to the vehicle 10 by means of a damping device 22 .

Weiterhin sind im Bereich des Spritzgestänges 14, vorzugsweise in Fahrtrichtung des Zugfahrzeugs 10 betrachtet vor dem Spritzgestänge 14, mehrere, jeweils an einem Auslegergestänge 23 befestigte erste, vorzugsweise identisch ausgebildete Sensoreinrichtungen 24 vorgesehen. Dies ist in der 1 ebenfalls aus Vereinfachungsgründen nur am Beispiel einer einzigen Sensoreinrichtung 24 dargestellt. Die erste Sensoreinrichtung 24 ist in Form einer bildaufnehmenden Kamera 26 ausgebildet.Furthermore, in the area of the sprayer boom 14, preferably in front of the sprayer boom 14 when viewed in the direction of travel of the towing vehicle 10, several first, preferably identically designed sensor devices 24 are provided, each attached to a boom boom 23. This is in the 1 Also shown for reasons of simplification only using the example of a single sensor device 24. The first sensor device 24 is in Form of an image-recording camera 26 is formed.

Die erste Sensoreinrichtung 24 bzw. Kamera 26 erfüllt dabei im Wesentlichen zwei Aufgaben mittels eines dafür vorgesehenen Bildauswerteprogramms: Zum einen wird die Nutzfläche NF mit Blick auf mittels der Spritzdüsen 18 zu behandelnder Pflanzen bzw. Unkräuter erfasst, um deren Position zu erkennen. Zum anderen kann über eine Analyse zeitlich aufeinanderfolgender Bilder auf eine Bewegung des Spritzgestänges 14 zur Nutzfläche NF geschlossen werden, insbesondere als Bestandteil einer Schwingungsanalyse des Spritzgestänges 14.The first sensor device 24 or camera 26 essentially fulfills two tasks by means of an image evaluation program provided for this purpose: Firstly, the usable area NF is recorded with a view to plants or weeds to be treated by means of the spray nozzles 18 in order to detect their position. On the other hand, a movement of the sprayer boom 14 to the effective area NF can be inferred from an analysis of temporally consecutive images, in particular as part of a vibration analysis of the sprayer boom 14.

In der 2 ist dargestellt, dass die ersten Sensoreinrichtungen 24 bzw. Kameras 26 vorzugsweise in gleich großen Abständen b in Längsrichtung des Spritzgestänges 14 betrachtet an diesem angeordnet bzw. befestigt sind. Ferner kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine zweite Sensoreinrichtung 28 in Form eines Beschleunigungssensors 30 vorhanden ist, der vorzugsweise zusammen mit der Kamera 26 eine gemeinsame Baueinheit ausbildet oder aber zumindest nahe der Kamera 26 angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Beschleunigungssensor 30 dazu ausgebildet, Beschleunigungen in den drei Raumrichtungen sowie um die drei Raumachsen (zur Torsionserfassung des Spritzgestänges 14) eines kartesischen Koordinatensystems zu detektieren.In the 2 It is shown that the first sensor devices 24 or cameras 26 are preferably arranged or attached to the spray boom 14 at equal distances b as viewed in the longitudinal direction thereof. Provision can also be made for at least one second sensor device 28 to be present in the form of an acceleration sensor 30 , which preferably forms a common structural unit together with camera 26 or is at least arranged close to camera 26 . The acceleration sensor 30 is preferably designed to detect accelerations in the three spatial directions and around the three spatial axes (for torsion detection of the spray boom 14) of a Cartesian coordinate system.

Von den Sensoreinrichtungen 24, 28 bzw. den Kameras 26 und den Beschleunigungssensoren 30 werden Sensordaten S_K (Sensordaten der Kameras 26) und S_B (Sensordaten der Beschleunigungssensoren 30) generiert, die der Steuereinrichtung 25 über eine Eingangsschnittstelle 31 als Eingangsgröße zugeführt werden. Die Steuereinrichtung 25 umfasst einen Algorithmus 32 zur Verarbeitung der Sensordaten S_K und S_B. Ferner sind in dem Algorithmus 32 Positionsdaten P_SD der einzelnen Spritzdüsen 18 und Positionsdaten P_SE der einzelnen Sensoreinrichtungen 24, 28 am Spritzgestänge 14 abgespeichert oder als Eingangswerte zuführbar. Die Positionsdaten P_SD und P_SE beziehen sich hierbei einerseits auf die entsprechenden Positionen entlang des Spritzgestänges 14, d.h. relativ zum Spritzgestänge 14, sowie andererseits in Bezug bzw. deren Abstände zum Fahrzeug 10.Sensor devices 24, 28 or cameras 26 and acceleration sensors 30 generate sensor data S _K (sensor data from cameras 26) and S _B (sensor data from acceleration sensors 30), which are supplied to control device 25 via an input interface 31 as an input variable. The control device 25 includes an algorithm 32 for processing the sensor data S _K and S _B . Furthermore, position data P _SD of the individual spray nozzles 18 and position data P _SE of the individual sensor devices 24, 28 on the spray boom 14 are stored in the algorithm 32 or can be supplied as input values. The position data P _SD and P _SE relate on the one hand to the corresponding positions along the sprayer boom 14, i.e. relative to the sprayer boom 14, and on the other hand in relation to or their distances from the vehicle 10.

Das Fahrzeug 10 weist darüber hinaus ein GPS-System 35 auf, dessen Positionsdaten P_D des Fahrzeugs 10, insbesondere im Hinblick auf eine Positionsbestimmung des Fahrzeugs 10 zu der zu behandelten landwirtschaftlichen Nutzfläche NF, der Steuereinrichtung 25 über die Eingangsschnittstelle 31 als Eingangsgröße zuführbar sind.The vehicle 10 also has a GPS system 35, the position data P _D of the vehicle 10, in particular with regard to determining the position of the vehicle 10 in relation to the agricultural area NF to be treated, can be fed to the control device 25 via the input interface 31 as an input variable.

Auch sind am Spritzgestänge 14 beispielhaft mehrere Ultraschallsensoren 36 angeordnet, die dazu dienen, einen vertikalen Abstand h zwischen dem Spritzgestänge 14 bzw. den jeweiligen Spritzdüsen 18 zum Untergrund bzw. zur Nutzfläche NF zu erfassen. Auch die Daten D_H der Ultraschallsensoren 36 werden der Steuereinrichtung 25 über die Eingangsschnittstelle 31 als Eingangsgröße zugeführt.A plurality of ultrasonic sensors 36 are also arranged on the spray boom 14, for example, which serve to detect a vertical distance h between the spray boom 14 and the respective spray nozzles 18 to the ground or to the usable area NF. The data D _H from the ultrasonic sensors 36 are also supplied to the control device 25 via the input interface 31 as an input variable.

Während des Ausbringens des Spritzmittels 1 auf die Nutzfläche NF bzw. den Untergrund bewegt sich das Fahrzeug 10 mit einer Geschwindigkeit v₁ (1). Beim Überfahren von Bodenunebenheiten oder ähnlichem kann es vorkommen, dass das Spritzgestänge 14 in Schwingungen gerät. Dieser Zustand ist in der 1 am Beispiel der in Draufsicht linken Seite des Spritzgestänges 14 durch die gestrichelte Darstellung des Spritzgestänges 14 dargestellt, bei der das äußere Ende des Spritzgestänges 14 beispielsweise um ein Maß c in horizontaler Richtung entgegen der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 ausgelenkt wurde.While the spray agent 1 is being applied to the usable area NF or the subsoil, the vehicle 10 moves at a speed v ₁ ( 1 ). When driving over uneven ground or the like, it can happen that the sprayer boom 14 begins to oscillate. This state is in the 1 shown using the example of the left side of the spray boom 14 in plan view by the dashed representation of the spray boom 14, in which the outer end of the spray boom 14 was deflected, for example, by a dimension c in the horizontal direction opposite to the direction of travel of the vehicle 10.

Erläuternd wird erwähnt, dass es sich bei derartigen Auslenkung des Spritzgestänges 14 um keinen statischen, sondern um einen dynamischen Vorgang handelt. Hierbei wird beispielsweise die in der 1 dargestellte Kamera 26 aus ihrer ursprünglichen Position zunächst, wie dargestellt, nach hinten bewegt bzw. verzögert, um anschließend (nicht dargestellt) beispielsweise nach vorne über deren Normalposition hinaus zu schwingen.By way of explanation, it is mentioned that such a deflection of the spray boom 14 is not a static but a dynamic process. Here, for example, in the 1 camera 26 shown is first moved backwards or delayed from its original position, as shown, in order then (not shown), for example, to swing forwards beyond its normal position.

Wesentlich für eine zeitgerechte Ansteuerung der jeweiligen Spritzdüsen 18 im Bereich des Spritzgestänges 14 ist es, die Verformung bzw. Auslenkung des Spritzgestänges 14 zu erfassen, und anhand der erfassten Verformung bzw. Auslenkung des Spritzgestänges 14 auf ein (mathematisches) Schwingungsverhalten des Spritzgestänges 14 zu schließen, um daraus folgern zu können, wie sich das Spritzgestänge 14, ausgehend von dem augenblicklichen Zustand, zukünftig verformt bzw. wie es ausgelenkt wird.It is essential for timely activation of the respective spray nozzles 18 in the area of the sprayer boom 14 to detect the deformation or deflection of the sprayer boom 14 and, based on the detected deformation or deflection of the sprayer boom 14, to deduce a (mathematical) vibration behavior of the sprayer boom 14 , in order to be able to conclude from this how the sprayer boom 14, starting from the current state, will be deformed in the future or how it will be deflected.

Hierzu werden u.a. die Sensordaten S_K und S_B von der Steuereinrichtung 25 mittels des Algorithmus 32 verarbeitet. Insbesondere dienen die Sensordaten S_K und S_B dazu, ein mathematisches Modell M der Verformung des Spritzgestänges 14 zu generieren. Weiterhin werden die Daten insbesondere auch dazu verwendet, um die Kameras 26 derart anzusteuern, dass trotz auftretender Beschleunigungen bzw. Verzögerungen in Fahrtrichtung des Fahrzeugs 10 bei einer Verformung des Spritzgestänges 14 keine Überlappungen bzw. Lücken zwischen den einzelnen Bildern einer Kamera 26 entstehen, die eine Bildauswertung, insbesondere mit Blick auf eine Erkennung und Lokalisierung von zu behandelten Flächen bzw. Pflanzen, erschweren.For this purpose, among other things, the sensor data S _K and S _B are processed by the control device 25 using the algorithm 32 . In particular, the sensor data S _K and S _B are used to generate a mathematical model M of the deformation of the spray boom 14 . Furthermore, the data is also used in particular to control the cameras 26 in such a way that, despite accelerations or decelerations occurring in the direction of travel of the vehicle 10, there are no overlaps or gaps between the individual images of a camera 26 when the sprayer boom 14 is deformed Image analysis, particularly with a view to detection and localization mation of areas or plants to be treated, make it more difficult.

Entsprechend der Darstellung der 3 sieht es das Verfahren zum Ausbringen des Spritzmittels 1 vor, dass in einem ersten Programmschritt 101 der Steuereinrichtung 25 zumindest die Sensordaten S_K und S_B zugeführt werden. In einem zweiten Programmschritt 102 ermittelt nunmehr der Algorithmus 32 das Modell M der Verformung des Spritzgestänges 14 aufgrund der aktuell erfassten Sensordaten S_K und S_B. In einem dritten Programmschritt 103 wird anschließend eine zukünftige Verformung V(t) des Spritzgestänges 14 berechnet. Die Ermittlung der zukünftige zeitlichen Verformung V(t) dient anschließend in einem vierten Programmschritt 104 zumindest der zeitgerechten (individuellen) Ansteuerung A der Ventile 20 der Spritzdüsen 18 hinsichtlich Spritzbeginn und Spritzdauer, vorzugsweise ebenfalls zur Anpassung des Zeitraums zwischen zwei, von einer Kamera 26 aufgenommenen Bildern.According to the representation of 3 the method for applying the spray agent 1 provides that at least the sensor data S _K and S _B are supplied to the control device 25 in a first program step 101 . In a second program step 102, the algorithm 32 now determines the model M of the deformation of the sprayer boom 14 on the basis of the currently recorded sensor data S _K and S _B . In a third program step 103, a future deformation V(t) of the spray boom 14 is then calculated. The determination of the future deformation over time V(t) is then used in a fourth program step 104 at least for the timely (individual) activation A of the valves 20 of the spray nozzles 18 with regard to the start and duration of spraying, preferably also to adjust the period between two, recorded by a camera 26 pictures.

Ergänzend wird erwähnt, dass die entsprechende zeitliche Ansteuerung der Ventile 20 sowie der Kameras 26 vorzugsweise ebenfalls unter Berücksichtigung des vertikalen Abstands h zwischen dem Spritzgestänge 14 und dem Untergrund bzw. der Nutzfläche NF sowie einer ggf. auftretenden Torsion des Spritzgestänges 14 und der Geschwindigkeit v₁ sowie der Positionsdaten P_D des Fahrzeugs 10 ermittelt wird.In addition, it is mentioned that the corresponding temporal activation of the valves 20 and the cameras 26 is preferably also taking into account the vertical distance h between the sprayer boom 14 and the subsoil or the usable area NF as well as any torsion of the sprayer boom 14 that may occur and the speed v ₁ and the position data P _D of the vehicle 10 is determined.

Das soweit beschriebene Verfahren sowie die konkrete Ausgestaltung des Spritzgestänges 14 mit deren Spritzdüsen 18, Ventilen 20, Kameras 26 und Beschleunigungssensoren 30 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es beispielsweise denkbar, die Verarbeitung der Sensordaten S_K und S_B nicht an einer zentralen Steuereinrichtung 25 vorzunehmen, sondern lokal im Bereich der Kamera 26 bzw. des Beschleunigungssensors 30.The method described so far and the specific design of the spray boom 14 with its spray nozzles 18, valves 20, cameras 26 and acceleration sensors 30 can be varied or modified in many ways without deviating from the idea of the invention. For example, it is conceivable not to process the sensor data S _K and S _B at a central control device 25, but rather locally in the area of the camera 26 or the acceleration sensor 30.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 2837285 A1 [0002]

Claims

Method for applying a spray (1), in particular to an agricultural area (NF), in which the spray (1) is applied via at least one spray nozzle (18) arranged on a spray boom (14) and preferably controllable by a valve (20). , at least one sensor device (24, 28) being arranged on the spray boom (14) which detects a local movement of the spray boom (14), characterized in that an actuation (A) of the spray nozzle (18) and/or the valve ( 20) as a function of at least a horizontal movement component of the recorded local movement of the sprayer boom (14) in the area of the spray nozzle (18) due to a deformation of the sprayer boom (14).

procedure after claim 1 , characterized in that the local movement of the sprayer boom (14) is detected by means of a plurality of sensor devices (24, 28) arranged at distances (b) from one another in a longitudinal direction of the sprayer boom (14), and that from local, chronologically consecutive local movements of the Sprayer boom (14), a deformation model of the sprayer boom (14) is generated, from which an expected deformation (V(t)) of the sprayer boom (14) with corresponding local movements and positions of the at least one spray nozzle (18) is calculated.

procedure after claim 1 or 2 , characterized in that the at least one sensor device (24) is designed as an image-recording camera (26), and that the time interval between two images recorded by the camera (26) depends on the local movement of the sprayer boom (14) at the installation site of the camera (26) is changed.

Procedure according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the at least one sensor device (28) has an acceleration sensor (30) and that the measured values detected by the acceleration sensor (30) are converted into local speeds and positions of the spray boom (14).

Procedure according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the local movements of the sprayer boom (14) are offset against a local movement of a vehicle (10) moving the sprayer boom (14).

procedure after claim 5 , characterized in that the position (P _F ) of the vehicle (10) is additionally detected on the basis of a GPS system (35), and in that the actuation (A) of the at least one spray nozzle (18) is determined as a function of the position (P _F ) of the vehicle (10).

Procedure according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that vibrations of the spray boom (14) are damped by means of at least one damping device (22).

Procedure according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that when the spray nozzle (18) and/or the valve (20) is actuated (A), a vertical movement component of the detected local movement of the sprayer boom (14) relative to a substrate and/or a torsion of the sprayer boom (14) is taken into account.

Procedure according to one of Claims 1 until 8th , characterized in that when several sensor devices (24, 28) and spray nozzles (18) are present, the processing of sensor data and the actuation of valves (20) of the spray nozzles (18) takes place via a central control device (25).

Device for applying a spray agent (1), with a spray boom (14) on which at least one spray nozzle (18) that can preferably be controlled by a valve (20) is arranged, with at least one sensor device (24, 28) for detecting a local movement of the Spray boom (14), characterized in that there is a control device (25) with an algorithm (32) which is designed to, on the basis of the at least one sensor device (24, 28) detected data (S _K , S _B ). to carry out activation (A) of the at least one spray nozzle (18) dependent on the movement of the spray boom (14).

device after claim 10 , characterized in that the at least one sensor device (24) comprises a plurality of preferably identical cameras (26) which are preferably arranged at equal distances (b) along a longitudinal direction of the sprayer boom (14), the cameras (26) being designed for this purpose , to record a usable area (NF).

device after claim 10 or 11 , characterized in that the at least one sensor device (28) has at least one acceleration sensor (30) arranged on the sprayer boom (14) and/or that at least one ultrasonic sensor (36) for detecting a distance (h) of the sprayer boom (14) to a ground is provided.

Computer program product, in particular a data carrier or data program for carrying out at least one method step according to one of Claims 1 until 9 and/or as part of a device according to one of Claims 10 until 12 .

Control device (25), with an input interface (31) for receiving sensor data from at least one sensor device (24, 28) and an output interface (21) for at least indirect control of a spray nozzle (18), and preferably a computer program product Claim 13 .