BE1021124B1

BE1021124B1 - Detectietoestel voor het detecteren van een vreemd voorwerp voor een oogstmachine.

Info

Publication number: BE1021124B1
Application number: BE2013/0035A
Authority: BE
Inventors: Bernard E.D Depestel; Dirk J. Desnyder; Bart M.A MISSOTTEN; Karel M.C. Viaene; Benoit Debilde
Original assignee: Cnh Industrial Belgium Nv; Cnh Belgium N.V.
Priority date: 2013-01-18
Filing date: 2013-01-18
Publication date: 2016-01-11
Also published as: EP2756748B2; EP2756748B1; US20140202126A1; US9668421B2; EP2756748A1

Abstract

Volgens de uitvinding is de trillingsopnemer (20) is zo aangebracht op de centrale as (34) dat hij trillingen detecteert die geïnduceerd worden in het toevoerrolgeheel (41) in een richting dwars op de rotatieas (40) van de toevoerrol (32) 10 Figuur 3.

Description

DETECTIETOESTEL VOOR HET DETECTEREN VAN EEN VREEMD VOORWERP

VOOR EEN OOGSTMACHINE

Domein van de uitvinding

Deze uitvinding heeft over het algemeen betrekking op een detectietoestel voor het detecteren van een vreemd voorwerp voor een oogstmachine. Meer bepaald bevat zulk een detectietoestel dat in staat is niet-magnetische vreemde voorwerpen te detecteren een toevoerrolgeheel voor een veldhakselaar of een maaidorser.

Achtergrond van de uitvinding

Om schade te vermijden aan de oogstmachine of verspilling van het geoogste materiaal door vreemde voorwerpen zoals stenen of andere harde voorwerpen in de gewasstroom kan, zoals bekend is, een oogstmachine met een detectietoestel voor vreemde voorwerpen worden uitgerust zodat de oogstmachine bij detectie van zulk een voorwerp automatisch de nodige acties kan nemen om te vermijden dat het vreemde voorwerp samen met het oogstmateriaal wordt verwerkt. Detectietoestellen die vreemde voorwerpen detecteren op basis van de effecten die ze veroorzaken op een toevoergeheel van een oogstmachine hebben het voordeel dat na detectie in de buurt van het toevoergeheel de gewasstroom onderbroken kan worden voordat het vreemde voorwerp samen met het oogstmateriaal door de oogstmachine verder verwerkt wordt. Om de verwerking van het vreemde voorwerp met succes te vermijden, moet de detectie ervan zo snel mogelijk plaatsvinden, aangezien met de toenemende productiviteit van oogstmachines de tijd die beschikbaar is voor het onderbreken van de gewasstroom in het toevoergeheel voordat deze verdere verwerkingselemen-ten bereikt, voortdurend afneemt. Bovendien moet het detectietoestel zo betrouwbaar mogelijk werken om in staat te zijn een zo groot mogelijk aantal vreemde voorwerpen te detecteren terwijl vermeden wordt de oogstbewerking zonder reden door valse detecties te onderbreken.

Een dergelijk detectietoestel is gekend uit octrooi US2003/0115846. Daar wordt de versnelling van de bovenste rollen van het toevoergeheel ten gevolge van een vreemd voorwerp in de gewasstroom bewaakt. Vanwege de grote inertie die gepaard gaat met deze versnelling van de bovenste rollen, blijft de detectie echter sterk achter op het voorkomen van een vreemd voorwerp en worden alleen vreemde voorwerpen die groot genoeg zijn om een beweging te veroorzaken gedetecteerd. Bovendien kunnen brokken oogstmateriaal eveneens dergelijke versnellingen van de bovenste rollen veroorzaken en leiden tot valse detecties.

Octrooi US5092818 beschrijft een detectietoestel dat op akoestische wijze luchtgeluid detecteert dat opgewekt wordt door een inslag van een vreemd voorwerp op de toevoerrol met behulp van een microfoon. Wegens het lawaai dat opgewekt wordt door verscheidene elementen van de oogstmachine in werking moet de microfoon aangebracht worden in de buurt van de plaats waar de inslag zich voordoet en moet hij uitgerust worden met akoestische isolatoren. In de praktijk is betrouwbare detectie moeilijk en is een uitgebreide filtering van het signaal nodig met detectiever-tragingen tot gevolg.

Het is verder bekend uit octrooi US4353199 dat een piëzo-elektrische opnemer op de toevoerrol zelf kan worden aangebracht. De inductieve transmissie die vereist is voor het opnemersignaal vanaf de opnemer die tijdens de werking meedraait met de toevoerrol naar een stationaire kabel door middel van een inductieve koppeling leidt tot ernstige aantasting van de signaalkwaliteit en loopt het risico storingen in het signaal te induceren. Bovendien vereist dit systeem ook akoestische isolatie door middel van trillingsdempers ter hoogte van de lagers van de toevoerrol op de centrale as. De zwaarbelaste trillingsdempende steunen van de toevoerrollen op deze plaats hebben gevolgen voor de stabiliteit van het toevoerrolgeheel.

Nog een ander systeem is bekend van octrooi DE102008054488. Dit systeem stelt voor om een piëzo-elektrische trillingsopnemer aan te brengen op de centrale as van de toevoerrol zodat deze trillingen langs de rotatieas van de centrale as detecteert. De verdere verwerking vereist filterbewerkingen die detectievertragingen induceren die kritiek worden voor oogstmachines met hoge capaciteit.

Daarom bestaat er een behoefte aan een verbeterd detectietoestel dat de bovengenoemde nadelen overwint, waardoor de betrouwbaarheid van de detectie van een vreemd voorwerp toeneemt en de detectievertraging afneemt zonder dat een akoestische isolatie vereist is.

Samenvatting van de uitvinding

Volgens de uitvinding wordt een detectietoestel verschaft voor het detecteren van een vreemd voorwerp in een oogstmachine, waarbij de oogstmachine een toevoerrolgeheel bevat met een centrale as en een toevoerrol die draaibaar is aange- bracht rond de centrale as, en waarbij de centrale as en de toevoerrol een gemeenschappelijke rotatieas hebben.

Het detectietoestel bevat minstens één trillingsopnemer en een regelsysteem.

De trillingsopnemer is op de centrale as aangebracht zodat hij trillingen die geïnduceerd worden in het toevoerrolgeheel kan detecteren. Het regelsysteem is werkzaam verbonden met de trillingsopnemer en is geconfigureerd om een signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer te analyseren, en om op basis van deze analyse, te detecteren of het vreemde voorwerp met de toevoerrol gebotst is. De trillingsopnemer is zo aangebracht dat hij trillingen detecteert die geïnduceerd worden in het toevoerrolgeheel in een richting dwars op de gemeenschappelijke rotatieas.

Op die manier worden de trilling die waargenomen wordt ten gevolge van de inslag van een vreemd voorwerp en het signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer gemaximaliseerd, met minimale impact op de constructieve eigenschappen van het toevoerrolgeheel. Dit maakt een betrouwbare detectie mogelijk zonder akoestisch te moeten isoleren en hiermee kunnen ook de inslagen van kleinere vreemde voorwerpen betrouwbaar worden gedetecteerd.

Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding omvat de centrale as nabij de axiale uiteinden ervan twee steunen om het toevoerrolgeheel op de oogstmachine te monteren, en is ten minste één trillingsopnemer aangebracht op de centrale as tussen de twee steunen. Dit maakt een eenvoudige montage van de trillingsopnemer mogelijk.

Bij voorkeur is de trillingsopnemer aangebracht op de centrale as en binnen in de toevoerrol. Deze schermt hem af van vocht en stof.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is het regelsysteem verder geconfigureerd om: het signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer te analyseren; een bemonsterd signaal op te wekken door het signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer met een voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie te bemonsteren; een gekwadrateerd bemonsterd signaal te berekenen als het kwadraat van het bemonsterde signaal; een gesommeerd gekwadrateerd bemonsterd signaal te berekenen als de som van een voorafbepaald aantal opeenvolgende monsters van het gekwadrateerde bemonsterde signaal; en een detectiesignaal op te wekken wanneer het gesommeerde gekwadrateerde bemonsterde signaal de voorafbepaalde drempel overschrijdt om een botsing van het vreemde voorwerp te detecteren.

Dit maakt detectie van de inslag met een verhoogde betrouwbaarheid en verminderde detectievertraging mogelijk doordat er geen uitgebreide filtering van het opnemersignaal vereist is.

Bij voorkeur wordt een verband gelegd tussen enerzijds de voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie en het voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters en anderzijds een voorafbepaalde maximale detectievertraging, zodat een quotiënt van het voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters en de voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie in wezen overeenkomt met de voorafbepaalde maximale detectievertraging.

Op deze wijze is een betrouwbare detectie mogelijk voordat het vreemde voorwerp door de oogstmachine wordt verwerkt.

Bij voorkeur worden de bemonsteringsfrequentie en het voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters zo bepaald dat een gesommeerd gekwadrateerd bemonsterd signaal dat opgewekt wordt door de botsing van het vreemde voorwerp gemaximaliseerd wordt.

Volgens een specifieke uitvoeringsvorm is het voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters ongeveer gelijk aan het quotiënt van de hoofdfrequentiecomponent van het signaal dat opgewekt wordt door de botsing van het vreemde voorwerp en de voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie.

Volgens nog een andere uitvoeringsvorm is het regelsysteem verder geconfigureerd om een bedrijfsparameter van de oogstmachine te ontvangen en wordt de voorafbepaalde drempel bepaald in functie van de bedrijfsparameter van de oogstmachine. De bedrijfsparameter van de oogstmachine is een of meerdere van de volgende parameters: het toerental van de toevoerrol, het gewastype dat geoogst wordt, de geïnstalleerde onderdelen op de oogstmachine, zoals het gebruikte maaiertype, het aantal en type op de snijtrommel van een veldhakselaar geïnstalleerde messen, en/of de snijlengte voor het gewas wanneer het geoogst wordt door een veldhakselaar.

Dit maakt een betrouwbare detectie in verschillende oogstomstandigheden mogelijk.

Volgens een specifieke uitvoeringsvorm bevat het detectietoestel de minstens één opnemer die is aangebracht op de toevoerrol een piëzo-elektrische trillingsop-nemer, waarbij het regelsysteem een eerste onderdeel bevat dat aangebracht is op de toevoerrol en bestaat uit een draadloze zender die geconfigureerd is om een draadloos signaal over te brengen dat opgewekt wordt door de regelsysteem op basis van het signaal dat door de trillingsopnemer wordt opgewekt, en een plaatselijke stroombron om vermogen te verschaffen aan de draadloze zender, en bevat het regelsysteem verder een tweede onderdeel dat op de centrale as is aangebracht en dat een draadloze ontvanger bevat die geconfigureerd is om het draadloze signaal te ontvangen.

De plaatselijke stroombron maakt een plaatselijke verwerking mogelijk van het rond de toevoerrol draaiende trillingsopnemersignaal, zodat vervolgens een digitaal signaal draadloos overgebracht kan worden zonder toename van de detectievertra-ging, noch risico op aantasting van de kwaliteit van het opnemersignaal.

Bij voorkeur wordt het draadloze signaal alleen opgewekt wanneer de regelsysteem de botsing van het vreemde voorwerp detecteert. Dit optimaliseert het energieverbruik van de plaatselijke stroombron.

Volgens een verdere uitvoeringsvorm is de plaatselijke stroombron een oplaadbare voeding die geconfigureerd is om te worden opgeladen door een oplaad-middel dat een inductieve vermogenkoppeling verschaft tussen het eerste deel en het tweede deel van de regelsysteem.

Dit doet de langetermijnprestatie van de plaatselijke stroombron nog toenemen.

Volgens een tweede aspect van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het detecteren van een vreemd voorwerp met een detectietoestel volgens het eerste aspect van de uitvinding met het kenmerk dat ze de volgende stappen omvat: het analyseren van het signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer door: het vastleggen van een voorafbepaalde drempel; het opwekken van een bemonsterd signaal door het signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer met een voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie te bemonsteren; het berekenen van een gekwadrateerd bemonsterd signaal als het kwadraat van het bemonsterde signaal; het berekenen van een gesommeerd gekwadrateerd signaal als de som van een voorafbepaald aantal opeenvolgende monsters van het gekwadrateerde bemonsterde signaal; en het opwekken van een detectiesignaal wanneer het gesommeerde gekwadrateerde bemonsterde signaal de voorafbepaalde drempel overschrijdt om de botsing van het vreemde voorwerp te detecteren.

Korte beschrijving van de tekeningen

Figuur 1 illustreert een oogstmachine die een toevoerrol bevat met een detec-tietoestel volgens de uitvinding;

Figuur 2 toont bepaalde elementen van de oogstmachine van Figuur 1;

Figuur 3 toont een doorsnede volgens de lijn lll-lll in Figuur 2 van een toevoer-rolgeheel dat een detectietoestel volgens de uitvinding bevat;

Figuur 4 toont een explosietekening van het toevoerrolgeheel van Figuur 3;

Figuur 5 illustreert schematisch de instelling van de trillingsopnemer en de signaalanalyse door het regelsysteem van het detectietoestel volgens de uitvinding; en

Figuur 6 toont grafisch de verschillende stappen van de signaalanalyse voor een signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer gedurende een inslag van een vreemd voorwerp.

Gedetailleerde beschrijving van een of meerdere uitvoeringsvormen

Figuren 1 en 2 tonen schematisch een veldhakselaar 1 die een detectietoestel volgens de uitvinding bevat. Tijdens een oogstbewerking rijdt de veldhakselaar 1 in een richting V over een veld en neemt gewas op, bijvoorbeeld gras, met een op-raapmechanisme 110. Het gewas wordt vervolgens getransporteerd naar een toe-voersysteem dat meerdere toevoerrollen 32 bevat die worden aangedreven om het gewas met een geregelde snelheid te transporteren naar de snijtrommel 130 die samenwerkt met een vast mes om het gewas in stukken te snijden met een voorafbepaalde lengte. Vervolgens wordt het gewas voortgedreven door middel van een ven-tilatorelement 150 naar een uitloop 160 om het te richten naar een geschikt reservoir zoals een kar die getrokken wordt door een tractor voor verder transport naar een opslagplaats. Het detectietoestel volgens de uitvinding is aangebracht in een toevoerrolgeheel 30 dat een toevoerrol 32 van het toevoersysteem bevat. Voor de veld-hakselaar die getoond wordt in Figuur 1 wordt bij voorkeur de onderste voorste toe-voerrol 32 gekozen omdat dit de toevoerrol is die het meest waarschijnlijk in contact komt met een vreemd voorwerp wanneer oogstmateriaal wordt geoogst. Het is duidelijk dat het detectietoestel ook kan worden gebruikt in combinatie met alternatieve mechanismen voor het opnemen van gewas. Bijvoorbeeld kunnen maïsmaaiers, graanmaaiers enz. aan de veldhakselaar 1 en andere types van oogstmachines zoals maaidorsers, hakselaars van het gesleepte type enz. worden aangehangen.

Figuur 3 toont meer in detail een doorsnede volgens de lijn lll-lll in Figuur 2 van het detectietoestel voor het detecteren van een vreemd voorwerp voor een oogstmachine 1. Het detectietoestel bevat het toevoerrolgeheel 30 dat een centrale as 34 bevat. Rond deze centrale as 34 is een toevoerrol 32 draaibaar aangebracht. Volgens de weergegeven uitvoeringsvorm is de toevoerrol 32 aangebracht op de centrale as 34 door middel van geschikte flenzen 36 aan weerszijden van de toevoerrol 32 die verbonden zijn met geschikte lagers 38 die deze flenzen draaibaar met de centrale as 34 verbinden. De rotatieassen van deze lagers 38 liggen op een lijn en vallen samen met de rotatieas 40 van de toevoerrol 32. Het is verder duidelijk dat op deze wijze de rotatieas van de toevoerrol 32 nagenoeg evenwijdig is met de lengteas van de centrale as 34. Ten minste één van deze flenzen 36 is uitgerust met een geschikt middel 37 om de flens 36 te koppelen aan een aandrijfsysteem, dat, wanneer dit aangebracht is in een landbouwvoertuig, de toevoerrol 32 draaibaar aandrijft rond de centrale as 34, waarbij deze centrale as dan aan beide overlangse uiteinden wordt ondersteund door het frame van de oogstmachine 1 door middel van geschikte steunen. Verder is te zien dat het detectietoestel ten minste één trillingsopnemer 20 bevat. In de uitvoeringsvorm die weergegeven is in Figuur 5 zijn drie van dergelijke trillingsopnemers 20 op het toevoerrolgeheel 30 aangebracht zodat trillingen die geïnduceerd worden in het toevoerrolgeheel 30 gedetecteerd kunnen worden, meer bepaald trillingen veroorzaakt door de inslag van een vreemd voorwerp, bijvoorbeeld een steen, op het toevoerrolgeheel 30. Zulke trillingsopnemer 20 kan bijvoorbeeld een piëzo-elektrische trillingsopnemer zijn of elk ander type geschikte richtingsge-voelige trillingsopnemer. Zoals te zien is, zijn de trillingsopnemers 20 op de centrale as 34 aangebracht. Volgens een alternatieve uitvoeringsvorm kunnen de trillingsop-nemers 20 zowel op de toevoerrol 32 als op de centrale as 34 worden aangebracht. Het is niet nodig om meerdere trillingsopnemers 20 aan te brengen, volgens sommige uitvoeringsvormen kan één enkele trillingsopnemer 20 volstaan. Volgens deze uitvoeringsvorm wordt de toevoerrol 32 gevormd door een in wezen cilindrische metalen plaat, die uitgerust is met latten 33 die volgens de lengteas lopen om de wrijving t.a.v. het oogstmateriaal te verhogen. De toevoerrol 32 zou bijvoorbeeld van roestvast staal gemaakt kunnen zijn. Zo ook kunnen de andere onderdelen van het toevoerrolgeheel 30 vervaardigd zijn uit een geschikt metaal bv. roestvast staal.

Wanneer een vreemd voorwerp, bijvoorbeeld een steen, inslaat op de toevoerrol 32 zal de inslag trillingen in de toevoerrol 32 veroorzaken. Een dergelijk vreemd voorwerp wordt normaal gezien in de richting van de gewasstroom getransporteerd en dus is de meest waarschijnlijke richting van de inslag de richting van deze gewasstroom die in wezen overeenkomt met een richting 41 dwars op de rotatieas 40 van de toevoerrol 32. De impuls van de inslag van het vreemde voorwerp op de toevoerrol 32 zal leiden tot een tijdelijke vervorming van het oppervlak van de toevoerrol 32 in wezen langs de richting van de stootkracht. Dit zal dan de oorzaak zijn van via de structuur overgebrachte trillingen in de toevoerrol 32 en ook in de centrale as 34, aangezien de stootkracht en de daaruit volgende door de structuur overgedragen trillingen ook op de centrale as 34 zullen worden overgebracht via de flenzen 36 en de lagers 38. De mate van uitwijking van de toevoerrol 32 of de centrale as 34 hangt onder meer af van de stijfheid van de structuur, de richting van de stootkracht en de plaats van de stootkracht. De uitwijking van de toevoerrol 32 of de centrale as 34 in de dwarsrichting 41 blijkt groter te zijn dan die in de lengterichting die in wezen overeenkomt met de richting van de rotatieas 40. Daarom zijn volgens de uitvinding de trillingsopnemers 20 zo aangebracht dat ze trillingen voelen die geïnduceerd worden in het toevoerrolgeheel 30 in de richting 41 dwars op de rotatieas 40 van de aandrijf-rol 32. Op deze wijze zullen de trillingen die overeenkomen met de grootste uitwijkingen resulteren in de grootste versnellingen die worden gemeten door de trillingsop-nemer 20 om een duidelijk signaal te verschaffen voor de detectie van een inslag. Hoewel een inslag ook overlangse uitwijkingen van de toevoerrol 32 en de centrale as 34 zal veroorzaken, vanwege de grotere stijfheid van deze structuren in de lengterichting, zal de grootte van de opgewekte uitwijking kleiner zijn, net als de overeenkomstige versnellingen en trillingen die detecteerbaar zijn met een trillingsopnemer 20. Zoals schematisch weergegeven is in Figuur 5, wordt het signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemers 20 vervolgens verwerkt door een regelsysteem 50 dat gekoppeld is met deze trillingsopnemers 20. Het regelsysteem 50 analyseert vervolgens het signaal dat door de trillingsopnemer 20 opgewekt wordt om te detecteren of een vreemd voorwerp in botsing is gekomen met de toevoerrol 32. Hoewel de signaalverwerking kan gebeuren volgens de stand van de techniek, bijvoorbeeld door het signaal te vergelijken met een drempelwaarde, eventueel na voorbewerkt te zijn met een geschikte filter, zal hieronder een verbeterde configuratie van het regelsysteem nader beschreven worden om het signaal op een betrouwbaardere wijze te verwerken om valse detecties te voorkomen en om snel genoeg in te kunnen grijpen in de werking van de machine om beschadiging te voorkomen.

Zoals getoond in Figuren 3 en 4 is de trillingsopnemer 20 bij voorkeur aangebracht in de toevoerrol 32, zodat hij beschermd is tegen bijvoorbeeld vocht en stof dat bij het oogstproces vrijkomt. Verder wordt de trillingsopnemer 20 bij voorkeur aangebracht dichtbij de bron van de trillingen die opgewekt worden door een inslag van een vreemd voorwerp op de toevoerrol 32. De uitwijking in de dwarse richting tijdens de trillingen die opgewekt worden door een inslag op de toevoerrol 32 worden kleiner voor plaatsen op het toevoerrolgeheel 30 die dichter liggen bij de steunen om het toevoerrolgeheel 30 op de oogstmachine 1 monteren nabij de axiale uiteinden van de centrale as 34. Daarom worden, volgens de uitvoeringsvorm die getoond wordt in de Figuren 2-5, de trillingsopnemers 20 die aangebracht zijn op de centrale as 34 tussen deze steunen, bij voorkeur aangebracht in een axiale montagezone 74 die het midden 76 tussen deze steunen bevat. Over het algemeen strekt deze axiale montagezone 74 zich axiaal uit over een kleinere afstand dan de afstand tussen deze twee steunen, maar volgens een specifieke uitvoeringsvorm kan dit een relatief klein gebied zijn rond het midden 76 tussen beide steunen waar de dwarse uitwijking van de toevoerrol 32 of de centrale as waarschijnlijk voldoende is om gedetecteerd te worden door een trillingsopnemer 20.

Zoals schematisch weergegeven is in Figuur 5 en de overeenkomstige signalen in Figuur 6, is het regelsysteem 50 over het algemeen geconfigureerd om het signaal dat opgewekt wordt door de één of meerdere trillingsopnemers 20 te analyseren, door dit signaal 54 met een voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie te bemonsteren, het kwadraat van dit bemonsterde signaal te berekenen 56 en vervolgens het gekwadrateerde signaal 56 te integreren of de som 58 te berekenen van een voorafbepaald aantal opeenvolgende monsters van het gekwadrateerde bemonsterde signaal 56. De botsing van het vreemde voorwerp wordt dan gedetecteerd wanneer het gesommeerde gekwadrateerde bemonsterde signaal 58 een voorafbepaalde drempel 65 overschrijdt. Dit is weergegeven door detectiesignaal 52 in Figuur 6. Volgens een bijzonder eenvoudige uitvoeringsvorm kan deze voorafbepaalde drempel bijvoorbeeld een in de fabriek ingestelde parameter zijn. Bij gebruik van de hierboven beschreven signaalanalyse, wordt de detectievertraging 59 tussen het optreden van de inslag en de detectie ervan bepaald door de voorafbepaalde bemon-steringsfrequentie en het voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters waarvan de gekwadrateerde waarde wordt opgeteld. Als bijvoorbeeld de bemonsteringsfre-quentie 1 kHz is en het voorafbepaalde aantal monsters waarvan de gekwadrateerde waarde wordt opgeteld 10 is, dan zal de detectievertraging 59, die in wezen overeenkomt met het quotiënt van het voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters en de voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie ongeveer 10/1 kHz = 10 ms bedragen. Op deze wijze kan de combinatie van de bemonsteringsfrequentie en dit voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters gekozen worden in functie van een voorafbepaalde maximale detectievertraging die nog een tijdig ingrijpen in de werking van de oogstmachine 1 mogelijk maakt om beschadiging door een vreemd voorwerp te vermijden.

De inslag van een vreemd voorwerp wekt versnellingssignalen op die gemeten worden door de trillingsopnemer 20 en gekenmerkt zijn door een hoofdfrequentiecomponent tussen 80 en 200 Hz, bijvoorbeeld 120 Hz. Deze versnellingssignalen zijn overigens grotendeels sinusoïdaal van vorm, waardoor de trillingen zich manifesteren ter plaatse van de trillingsopnemer 20 als een opvolging van versneliingsfasen onmiddellijk gevolgd door soortgelijke vertragingsfasen in tegenstelling tot storing-spieken die typisch resulteren in slechts één bepaalde positieve of negatieve afbuiging van het signaal. Zoals duidelijk getoond in Figuur 6, resulteert het kwadrateren van het bemonsterde signaal en het vervolgens optellen van een voorafbepaald aantal opeenvolgende gekwadrateerde monsters in een duidelijk onderscheid tussen het signaal dat opgewekt wordt door een inslag van een vreemd voorwerp en een piek in het signaal dat door een storing wordt opgewekt. Hoewel het mogelijk is verschillende combinaties van bemonsteringsfrequenties en voorafbepaalde aantallen opeenvolgende monsters uit te proberen om te bepalen welke ervan het gesommeerde gekwadrateerde bemonsterde signaal 58 dat opgewekt wordt door de botsing van het vreemde voorwerp maximaliseert, kan de keuze van het voorafbepaalde aantal monsters op een eenvoudige manier gemaakt worden voor een specifieke bemonsteringsfrequentie als de hoofdfrequentiecomponent van het signaal dat opgewekt wordt door de botsing van een vreemd voorwerp bekend is. Bijvoorbeeld wanneer de bemonsteringsfrequentie 1 kHz is en de hoofdfrequentiecomponent 120 Hz, kan het voorafbepaalde aantal monsters gelijk gekozen worden aan het quotiënt van ongeveer de hoofdfrequentiecomponent van het signaal dat opgewekt wordt door de botsing van het vreemde voorwerp en de voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie die in dit specifieke geval 120 Hz /1 kHz bedraagt; wat in ongeveer 9 monsters resulteert.

Om de betrouwbaarheid van het detectietoestel verder te verbeteren, kan volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding de voorafbepaalde drempel 65 handmatig worden ingesteld door een operator om verschillende oogstomstandigheden aan te kunnen. Als alternatief kan het regelsysteem 50 ook worden geconfigureerd om een bedrijfsparameter van de oogstmachine 1 te ontvangen; dit is bijvoorbeeld het toerental van de toevoerrol, het type gewas dat geoogst wordt, in de oogstmachine geïnstalleerde onderdelen, zoals het type maaier dat gebruikt wordt, het aantal en type messen dat geïnstalleerd is op de snijtrommel van een veldhakselaar, de snij-lengte van het gewas dat geoogst wordt door een veldhakselaar, de oogstomstandigheden enz., zodat deze voorafbepaalde drempelwaarde kan worden ingesteld op een waarde die de betrouwbaarste detectie van een vreemd voorwerp in de specifieke situatie mogelijk maakt.

Wanneer een trillingsopnemer 20 gemonteerd is op de toevoerrol 32 als aanvulling op de trillingsopnemer(s) op de as 34, dan draait deze extra trillingsopnemer 20 mee met de toevoerrol 32. In een dergelijke uitvoeringsvorm bevat het regelsysteem 50 twee delen. Een eerste onderdeel is ook op de toevoerrol 32 aangebracht en bestaat uit een draadloze zender die geconfigureerd is om een draadloos signaal dat wordt opgewekt op basis van het signaal dat door de trillingsopnemer 20 opgewekt wordt over te brengen. Om deze draadloze zender te voeden, bevat het eerste deel van het regelsysteem een plaatselijke stroombron. Een tweede onderdeel van het regelsysteem 50 is aangebracht op de centrale as 34 en bestaat uit een draadloze ontvanger die geconfigureerd is om het draadloze signaal te ontvangen dat door de draadloze zender wordt overgebracht. Meerdere trillingsopnemers kunnen op de toevoerrol 32 worden aangebracht en kunnen langs de lengteas of rond de cilindrische omtrek van de toevoerrol 32 verdeeld worden om de detectie van de inslag van vreemde voorwerpen te optimaliseren langs de hele omtrek van de toevoerrol. Bij voorkeur zet het regelsysteem 50 het analoge signaal van de trillingsopnemer 20 om in een geschikt digitaal signaal vóór de draadloze transmissie, zodat de kwaliteit van het signaal niet wordt aangetast door de draadloze transmissie en een betrouwbare detectie mogelijk is.

Om het stroomverbruik te beperken en de levensduur te verlengen van de plaatselijke stroombron, dit kan bijvoorbeeld een geschikte batterij of accu zijn, is de trillingsopnemer 20 bij voorkeur een piëzo-elektrische trillingsopnemer. Dergelijke piëzo-elektrische trillingsopnemers, bijvoorbeeld de bekende types van Bosch met referentienummer 0 261 231 196, kunnen trillingen detecteren in het gewenste fre-quentiebereik en zijn bovendien in staat een signaal op te wekken zonder energie van een stroombron te gebruiken. Om het energieverbruik van de plaatselijke stroombron nog verder te verminderen, kan de werking van de draadloze zender worden geoptimaliseerd door het draadloze signaal alleen op te wekken wanneer het eerste deel van de regelsysteem 50 een botsing van het vreemde voorwerp detecteert. Om dit te doen, moet de verwerking van het signaal 54 van de trillingsopnemer 20, d.w.z. het detecteren wanneer het gesommeerde gekwadrateerde signaal 58 de voorafbepaalde drempel 65 overschrijdt om een detectiesignaal 52 te produceren, plaatselijk worden uitgevoerd in het eerste deel 62 van het regelsysteem. Om de levensduur van de plaatselijke stroombron nog meer te verlengen, kan deze een oplaadbare stroombron bevatten, bijvoorbeeld een oplaadbare batterij of accu. Deze oplaadbare stroombron kan dan worden opgeladen door middel van een inductieve koppeling tussen het eerste deel en het tweede deel van de regelsysteem 50 zoals schematisch is weergegeven.

Hoewel deze uitvinding geïllustreerd werd door te verwijzen naar specifieke uitvoeringsvormen, zal het duidelijk zijn voor de vakman dat de uitvinding niet beperkt is tot de details van de voornoemde illustratieve uitvoeringsvormen en dat deze uitvinding uitgevoerd kan worden met verschillende wijzigingen en aanpassingen zonder van de reikwijdte ervan af te wijken. Deze uitvoeringsvormen moeten daarom in alle opzichten beschouwd worden als illustratief en niet-beperkend, waarbij de reikwijdte van de uitvinding aangegeven wordt door de bijgevoegde conclusies veeleer dan door de voorgaande beschrijving, en dat alle wijzigingen die binnen de betekenis en het gelijkwaardigheidsbereik van de conclusies vallen, daarom bedoeld zijn erin opgenomen te zijn. Met andere woorden is het de bedoeling dat alle mogelijke aanpassingen, variaties of equivalenten die binnen de reikwijdte van de onderliggende basisprincipes vallen, en waarvan in de conclusies van deze octrooiaanvraag aanspraak wordt gemaakt op de essentiële eigenschappen, erin vervat zijn. Bovendien dient de lezer van deze octrooiaanvraag wel te verstaan dat de woorden "bevattend" of "bevat" of "omvat" of' bestaande uit" of "bestaat uit" andere elementen of stappen niet uitsluiten, dat het woord "een" geen meervoud uitsluit, en dat een enkelvoudig element, zoals een computersysteem, een processor of een andere geïntegreerde eenheid de functies van meerdere middelen die vermeld worden in de conclusies kan vervullen. Geen enkel verwijzingsteken in de conclusies mag geïnterpreteerd worden als zijnde beperkend voor de respectieve conclusies. De termen "eerste", "tweede", "derde", "a", "b", "c" en dergelijke, wanneer ze gebruikt worden in de beschrijving of in de conclusies, zijn gebruikt om een onderscheid te maken tussen gelijkaardige elementen of stappen en beschrijven niet noodzakelijk een sequentiële of chronologische volgorde. Op vergelijkbare wijze zijn de termen "bovenste", "onderste", "boven", "onder" en dergelijke ingevoerd ten behoeve van de beschrijving en geven ze niet noodzakelijk relatieve posities aan. Het is wel te verstaan dat de aldus gebruikte termen onderling verwisselbaar zijn onder de passende omstandigheden en dat uitvoeringsvormen van de uitvinding in staat zijn te werken volgens deze uitvinding in andere volgordes of oriëntaties die verschillen van die welke hierboven beschreven of geïllustreerd is of zijn.

Claims

CONCLUSIES

1. Een detectietoestel voor detectie van een vreemd voorwerp in een oogstma-chine (1), waarbij de oogstmachine (1) een toevoerrolgeheel (30) bevat met een centrale as (34) en een toevoerrol (32) die draaibaar is aangebracht rond de centrale as (34), en waarbij de centrale as (34) en de toevoerrol (32).een gemeenschappelijke rotatieas (40) hebben, waarbij het detectietoestel het volgende bevat: - minstens één trillingsopnemer (20) zodanig aangebracht op de centrale as (34) dat hij trillingen die geïnduceerd worden in het toevoerrolgeheel (30) kan detecteren en - een regelsysteem (50) dat werkzaam verbonden met de trillingsopnemer (20) en geconfigureerd is om: - een signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer (20) te analyseren, en - om, op basis van de analyse, te detecteren of het vreemde voorwerp met de toevoerrol (32) gebotst is: GEKENMERKT DOORDAT: de trillingsopnemer (20) zo is aangebracht dat hij trillingen detecteert die geïnduceerd worden in het toevoerrolgeheel (30) in een richting (41) dwars op de gemeenschappelijke rotatieas (40).
2. Detectietoestel volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de centrale as (34) nabij de axiale uiteinden ervan twee steunen bevat om het toevoerrolgeheel (30) op de oogstmachine (1) te monteren, en doordat ten minste één trillingsopnemer (20) aangebracht is op de centrale as (34) tussen de twee steunen.
3. Detectietoestel volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt doordat het regelsysteem (50) verder geconfigureerd is om: - het signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer (20) te analyseren door: - een bemonsterd signaal (54) op te wekken door het signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer (20) met een voorafbepaalde bemonsteringsfrequen-tie te bemonsteren; - een gekwadrateerd bemonsterd signaal (56) te berekenen als het kwadraat van het bemonsterde signaal (54); - een gesommeerd gekwadrateerd bemonsterd signaal (58) te berekenen als de som van een voorafbepaald aantal opeenvolgende monsters van het gekwadrateerde bemonsterde signaal; en om - een detectiesignaa! (52) op te wekken wanneer het gesommeerde gekwadrateerde bemonsterde signaal (58) de voorafbepaalde drempel (65) overschrijdt om een botsing van het vreemde voorwerp te detecteren.
4. Detectietoestel volgens conclusie 2, gekenmerkt doordat een verband wordt gelegd tussen enerzijds de voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie en het voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters en anderzijds een voorafbepaalde maximale detectievertraging zodat een quotiënt van het voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters en de voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie in wezen overeenkomt met de voorafbepaalde maximale detectievertraging.
5. Detectietoestel volgens conclusie 2 of 3, gekenmerkt doordat de bemonsteringsfrequentie en het voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters zo bepaald dat een gesommeerd gekwadrateerd bemonsterd signaal (58) dat opgewekt wordt door de botsing van het vreemde voorwerp gemaximaliseerd wordt.
6. Detectietoestel volgens conclusie 5, gekenmerkt doordat het voorafbepaalde aantal opeenvolgende monsters ongeveer gelijk is aan het quotiënt van de hoofdfrequentiecomponent van het signaal dat opgewekt wordt door de botsing van het vreemde voorwerp, en de voorafbepaalde bemonsteringsfrequentie.
7. Detectietoestel volgens een of meerdere van de conclusies 3 tot 6, gekenmerkt doordat het regelsysteem (50) verder geconfigureerd is om een bedrijfspara-meter van de oogstmachine (1) te ontvangen; en doordat de voorafbepaalde drempel (65) bepaald wordt in functie van de bedrijfsparameter van de oogstmachine (1).
8. Detectietoestel volgens conclusie 7, gekenmerkt doordat de bedrijfsparameter van de geoogste machine (1) een of meerdere van de volgende parameters is: - het toerental van de toevoerrol; - het type gewas dat geoogst wordt; - in de oogstmachine geïnstalleerde onderdelen, zoals het type maaier dat gebruikt wordt, het aantal en type messen dat geïnstalleerd is op de snijtrommel van een veldhakselaar; en/of - de snijlengte van het gewas dat geoogst wordt door een veldhakselaar.
9. Detectietoestel volgens een of meerdere van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat het detectietoestel het volgende bevat: - minstens één extra sensor (20) die aangebracht is op de toevoerrol (32); - het regelsysteem (50) dat een eerste onderdeel bevat dat aangebracht is op de toevoerrol (32) en bestaat uit: - een draadloze zender die geconfigureerd is om een draadloos signaal over te brengen dat opgewekt wordt door de regelsysteem (50) op basis van het signaal dat door de trillingsopnemer (20) wordt opgewekt; en - een plaatselijke stroombron om vermogen te verschaffen aan de draadloze zender; en - waarbij het regelsysteem (50) verder een tweede onderdeel bevat dat op de centrale as (34) is gemonteerd en dat een draadloze ontvanger bevat die geconfigureerd is om het draadloze signaal te ontvangen.
10. Detectietoestel volgens conclusie 9, gekenmerkt doordat het draadloze signaal alleen wordt opgewekt wanneer de regelsysteem (50) de botsing van het vreemde voorwerp detecteert.
11. Detectietoestel volgens conclusie 9 of 10, gekenmerkt doordat de plaatselijke stroombron een oplaadbare voeding is die geconfigureerd is om te worden opgeladen door een oplaadmiddel dat een inductieve vermogenkoppeling (70) verschaft tussen het eerste deel en het tweede deel van de regelsysteem (50)
12. Detectietoestel volgens een of meerdere van de voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de trillingsopnemer (20) een stootopnemer is.
13. Werkwijze voor het detecteren van een vreemd voorwerp met een detec-tietoestel volgens een of meerdere van de voorgaande conclusies, gekenmerkt doordat ze de volgende stappen bevat: - het analyseren van het signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer (20) door: - een voorafbepaalde drempel (65) vast te leggen; - een bemonsterd signaal (54) op te wekken door het signaal dat opgewekt wordt door de trillingsopnemer (20) met een voorafbepaalde bemonsteringsfrequen-tie te bemonsteren; - een gekwadrateerd bemonsterd signaal (56) te berekenen als het kwadraat van het bemonsterde signaal (54); - een gesommeerd gekwadrateerd signaal (58) te berekenen als de som van een voorafbepaald aantal opeenvolgende monsters van het gekwadrateerde bemonsterde signaal; en - het opwekken van een detectiesignaal (52) wanneer het gesommeerde gekwadrateerde bemonsterde signaal (58) de voorafbepaalde drempel (65) overschrijdt om een botsing van het vreemde voorwerp te detecteren.