BE1026506A1 - Sensoranordnung zur Erfassung des Anteils aufgeschlossener Körner in einem von einem Körnerprozessor bearbeiteten Häckselgutstrom und damit ausgestatteter Feldhäcksler - Google Patents

Abstract

Eine Sensoranordnung zur Erfassung des Anteils aufgeschlossener Körner in einem von einem Körnerprozessor (28) eines Feldhäckslers (10) bearbeiteten Häckselgutstrom umfasst eine Spektrometeranordnung (40) um elektronische Signale hinsichtlich erfasster Spektren des Häckselgutstroms bereitzustellen, und eine Auswertungseinrichtung (62), die betreibbar ist, anhand der Signale der Spektrometeranordnung (40) den von der Menge aufgeschlossener Körner im Häckselgutstrom abhängigen Gehalt des Häckselguts an einem vorbestimmten Inhaltsstoff zu bestimmen. Eine Steuereinrichtung (34) kommandiert einen Aktor (50) zur Verstellung des Bearbeitungsgrads des Körnerprozessors (28) und evaluiert anhand der bei unterschiedlichen Bearbeitungsgraden durch die Auswertungseinrichtung (62) gemessenen Gehalte des Häckselguts am vorbestimmten Inhaltsstoff den Anteil aufgeschlossener Körner im Häckselgutstrom.

Description

Sensoranordnung zur Erfassung des Anteils aufgeschlossener Körner in einem von einem Körnerprozessor bearbeiteten Häckselgutstrom und damit ausgestatteter Feldhäcksler

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Erfassung des Anteils aufgeschlossener Körner in einem von einem Körnerprozessor eines Feldhäckslers bearbeiteten Häckselgutstrom, umfassend: eine mit dem Häckselgutstrom zusammenwirkende Spektrometeranordnung, die eingerichtet ist, den Häckselgutstrom mit Licht zu beaufschlagen und vom Häckselgutstrom reflektiertes und/oder transmittiertes Licht wellenlängenaufgelöst zu analysieren, um elektronische Signale hinsichtlich erfasster Spektren des Häckselgutstroms bereitzustellen, und eine Auswertungseinrichtung, die betreibbar ist, anhand der Signale der Spektrometeranordnung den von der Menge aufgeschlossener Körner im Häckselgutstrom abhängigen Gehalt des Häckselguts an einem vorbestimmten Inhaltsstoff zu bestimmen, sowie einen damit ausgestatteten Feldhäcksler.

Stand der Technik

Feldhäcksler dienen in der Landwirtschaft dazu, stängelartiges Erntegut von einem Feld aufzunehmen, es zu zerkleinern und auf ein Transportfahrzeug zu überladen. Das gehäckselte Erntegut dient üblicherweise als Futter für Vieh oder zur Biogaserzeugung.

Eine typische Art von Erntegut, die mit einem Feldhäcksler geerntet wird, ist Mais. Entweder werden die ganzen Pflanzen mittels eines Maismähvorsatzes oder nur die Fruchtstände mittels eines Pflückers geerntet. Die Maiskörner sind jedoch im intakten Zustand, d.h. mit der sie umgebenden, gelb- oder

BE2019/0059 orangefarbenen Hülle, für Tiere oder Bakterien der Biogasanlagen fast nicht verdaubar. Man verwendet daher so genannte Körnerprozessoren, die zwei oder mehr Walzen umfassen, zwischen denen der gehäckselte Erntegutstrom hindurchgeführt wird, um die Körner aufzuschließen oder zu zerkleinern und somit das Innere der Körner (Endosperm) zur besseren Verdaubarkeit freizulegen.

Der Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors, d.h. der Druck, mit denen die Walzen gegeneinander vorgespannt sind und/oder der Abstand der Walzen und/oder deren Drehzahldifferenz und/oder ihre Absolutdrehzahl, bestimmt einerseits den Anteil aufgeschlossener oder zerkleinerter Körner, andererseits aber auch den Energiebedarf des Körnerprozessors. Da beide Größen jedoch gegenläufig sind, wird angestrebt, einen günstigen Betriebspunkt des Körnerprozessors zu finden, in dem einerseits ein angemessener Anteil der Körner aufgeschlossen wird und andererseits der Energiebedarf nicht zu groß ist.

Es bietet sich an, den Anteil der aufgeschlossenen Körner sensorisch zu erfassen, um dem Bediener des Feldhäckslers und/oder einer Automatik zur selbsttätigen Einstellung des Bearbeitungsgrades des Körnerprozessors einen Rückkopplungswert zu bieten, ob der aktuelle Bearbeitungsgrad zu klein, zu groß oder angemessen ist. Hierfür wurde im Stand der Technik die Verwendung von Kameras, die mit dem durch den Körnerprozessor bearbeiteten Erntegutstrom Zusammenwirken und Bildverarbeitungssystemen vorgeschlagen, die den Anteil ganzer und angeschlagener Körner bestimmten sollen (EP 2 232 978 Al, EP 2 452 550 Al, EP 2 982 232 A2).

Andere im Stand der Technik vorgeschlagene Maßnahmen zur Erkennung aufgeschlossener Körner umfassen die Aufnahme von Fluoreszenzspektren im UV-Bereich (WO 00/00818 Al), die mechanische Trennung des Häckselguts in einem Sieb mit Auszählung der Körnergrößenfraktionen sowie einer nahinfrarotspektroskopischen Analyse des Stärkegehalts (S. Salvati et al, Survey of mean particle length in whole-plant corn silage, The Professional Animal Scientist

BE2019/0059

33:708-715 (2017)), sowie eine Erkennung des Gehalts des Häckselguts an Körnern anhand des Nährstoffgehaltes mittels eines Nahinfrarotspektrometers zwecks Einstellung des Bearbeitungsgrades des Körnerprozessors (EP 1 166 619 Al).

Aufgabe

Der Ansatz der Erkennung aufgeschlossener Körner durch Bildverarbeitungssysteme war bisher nicht erfolgreich, da unter Anderem der Anteil sichtbarer Körner auf einem Einzelbild gering ist, die Körner in der Bildaufnahme nur schwer identifizierbar sind und der Anbruch der Körner nur schwer zu erkennen ist. Die anderen erwähnten Sensoren können zwar die Anzahl aufgeschlossener Körner oder den Nährstoffgehalt erkennen, jedoch reicht diese Information nicht dafür aus, den Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors bzw. den relativen Anteil aufgeschlossener Körner unter den im Häckselgutstrom insgesamt enthaltenen Körnern zu evaluieren, denn sie sind oberflächensensitiv und können somit nicht erkennen, wie viele nicht-aufgeschlossene Körner noch im Häckselgut enthalten sind.

Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Sensoranordnung zur Erfassung des Anteils aufgeschlossener Körner in einem von einem Körnerprozessor bearbeiteten Häckselgutstrom und einen damit ausgestatteten Feldhäcksler bereitzustellen, welche die erwähnten Nachteile nicht oder in einem verminderten Maß aufweisen.

Lösung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1 und 7 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.

BE2019/0059

Eine Sensoranordnung zur Erfassung des Anteils aufgeschlossener Körner in einem von einem Körnerprozessor eines Feldhäckslers bearbeiteten Häckselgutstrom umfasst eine mit dem Häckselgutstrom zusammenwirkende Spektrometeranordnung, die eingerichtet ist, den Häckselgutstrom mit Licht zu beaufschlagen und vom Häckselgutstrom reflektiertes und/oder transmittiertes Licht wellenlängenaufgelöst zu analysieren, um elektronische Signale hinsichtlich erfasster Spektren des Häckselgutstroms bereitzustellen, eine Auswertungseinrichtung, die betreibbar ist, anhand der Signale der Spektrometeranordnung den von der Menge aufgeschlossener Körner im Häckselgutstrom abhängigen Gehalt des Häckselguts an einem vorbestimmten Inhaltsstoff zu bestimmen; und eine Steuereinrichtung, die betreibbar ist, einen Aktor zur Verstellung des Bearbeitungsgrads des Körnerprozessors zu kommandieren und anhand der bei unterschiedlichen Bearbeitungsgraden durch die Auswertungseinrichtung gemessenen Gehalte des Häckselguts am vorbestimmten Inhaltsstoff den Anteil aufgeschlossener Körner im Häckselgutstrom zu evaluieren.

Mit anderen Worten ist die Sensoreinrichtung in der Lage, den relativen Anteil aufgeschlossener Körner gegenüber nichtaufgeschlossenen Körnern in einem von einem Körnerprozessor eines Feldhäckslers bearbeiteten Häckselgutstrom zu evaluieren. Dazu findet eine an sich bekannte (Nahinfrarot-) Spektrometeranordnung Verwendung, die den Häckselgutstrom im Betrieb mit breitbandigem Licht oder mit diskreten Wellenlängen beaufschlagt und vom Häckselgutstrom reflektiertes und/oder transmittiertes Licht in Abhängigkeit von der Wellenlänge analysiert und elektronische Signale hinsichtlich erfasster Spektren des Häckselgutstroms bereitstellt. Derartige Spektrometeranordnungen sind im Stand der Technik (z.B. DE 10 2004 048 103 Al und DE 10 2007 007 040 Al) hinlänglich beschrieben. Die Signale der Spekrometeranordnung werden durch eine Auswertungseinrichtung unter Verwendung geeigneter Kalibrierkurven evaluiert, um den Gehalt des Häckselguts an einem vorbestimmten Inhaltsstoff zu bestimmen. Der Inhaltsstoff ist so gewählt, dass der gemessene Gehalt davon abhängt, wie viele

BE2019/0059 aufgeschlossene Körner im Häckselgutstrom enthalten sind. Eine Steuereinrichtung veranlasst einen Aktor, sukzessive eine Anzahl unterschiedlicher Bearbeitungsgrade des Körnerprozessors einzustellen. Die Steuereinrichtung ermittelt anhand der bei den unterschiedlichen Bearbeitungsgraden ermittelten Gehalte am Inhaltsstoff den Anteil aufgeschlossener Körner. Hierzu kann man sich beispielsweise des Sachverhaltes bedienen, dass ab einem bestimmten Bearbeitungsgrad, bei dem alle Körner aufgeschlossen sind, eine weitere Vergrößerung des Bearbeitungsgrads keinen messbaren oder nennenswerten Einfluss mehr auf den gemessenen Gehalt an Inhaltsstoffen mehr haben wird.

Auf diese Weise erreicht man mit relativ einfachen Mitteln eine recht genaue Ermittlung des Anteils aufgeschlossener 15 Körner im Häckselgutstrom.

Die Steuereinrichtung kann betreibbar sein, zur Evaluierung des Anteils aufgeschlossener Körner im Häckselgut den Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors auf jenen Bereichen eines 20 Feldes zu variieren, die bezüglich des vorbestimmten Inhaltsstoffes und/oder Erntegutdurchsatzes und/oder der Erntegutfeuchte etwa homogene Erntegutbestände aufweisen, wobei die in einem vorigen Erntevorgang sensorisch ermittelte Lage der homogenen Bereiche des Feldes in einer Karte eingetragen ist, die von der Steuereinrichtung 25 georeferenziert abrufbar ist.

Die Steuereinrichtung kann betreibbar sein, mindestens einen anderen Bearbeitungsparameter des Feldhäckslers zu ¹ kontrollieren, wie die Schnittlänge, und den anderen

Bearbeitungsparameter während der Variation des Bearbeitungsgrads des Körnerprozessors zur Evaluierung des Anteils aufgeschlossener Körner im Häckselgut konstant zu lassen.

Die Steuereinrichtung kann betreibbar sein, jenen

Bearbeitungsgrad zu bestimmen, der bei Vergrößerung des Bearbeitungsgrades keine nennenswerte Änderung (Vergrößerung) des

BE2019/0059

Gehaltes des Häckselguts am vorbestimmten Inhaltsstoff mehr bewirkt und den zugehörigen Gehalt an Inhaltsstoffen als Anteil von 100 % aufgeschlossenen Körnern auszugeben. Alternativ oder zusätzlich könnte man auch 0% aufgeschlossene Körner als zusätzlichen Referenzmesspunkt angeben, indem der Körnerprozessor ganz oder zumindest soweit aufgefahren wird, bis sich keine Verminderung des Gehaltes des Häckselguts am vorbestimmten Inhaltsstoff mehr ergibt und keine Körner mehr gespalten werden, sodass man nur die (geringe) Reststärke in der Pflanze misst.

Die Steuereinrichtung kann weiterhin, sich zeitlich an die Variation des Bearbeitungsgrads des Körnerprozessors zur Evaluierung des Anteils aufgeschlossener Körner im Häckselgut anschließend, anhand des bei dem als Bearbeitungsgrad von 0 % und/oder 100 % sensierten Gehalts des Häckselguts an Inhaltsstoff und eines nunmehr aktuell sensierten Gehalts des Häckselguts an Inhaltsstoff einen Signalwert hinsichtlich des aktuellen Anteils aufgeschlossener Körner erzeugen und ausgeben.

Der von der Auswertungseinrichtung ermittelte Inhaltsstoff kann der Stärkegehalt des Häckselgutes sein.

Der Aktor kann eingerichtet sein, den Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors durch Ändern des Drucks, mit denen zwei Walzen des Körnerprozessors gegeneinander vorgespannt sind und/oder des Abstand der Walzen und/oder deren Drehzahldifferenz und/oder ihrer Absolutdrehzahl (d.h. der Drehzahl beider Walzen) zu variieren.

Es kann eine Bedienerschnittstelle vorgesehen sein, mittels welcher der von der Steuereinrichtung ermittelte Anteil aufgeschlossener Körner und/oder der Durchsatz und/oder die Leistung des von einem Antriebsmotor des Feldhäcksler abgegebene Leistung anzeigbar ist und/oder mittels welcher ein Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors eingebbar ist.

BE2019/0059

Schließlich kann die Steuereinrichtung betreibbar sein, den Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors und/oder die Vortriebsgeschwindigkeit des Feldhäckslers und/oder die Höhe eines Erntevorsatzes über dem Boden selbsttätig zu kontrollieren, basierend auf dem sensierten Anteil aufgeschlossener Körner und/oder einer Vorgabe eines gewünschten Anteils aufgeschlossener Körner und/oder einer gewünschten Motorleistung und/oder einem gewünschten Durchsatz.

Ausführungsbeispiel

In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Feldhäcksler mit einer Sensoranordnung zur Erfassung des Anteils aufgeschlossener Körner in einem von einem Körnerprozessor des Feldhäckslers bearbeiteten Häckselgutstrom,

Fig. 2 ein Flussdiagramm, nach dem die Sensoranordnung der Figur 1 arbeitet, und

Fig. 3 ein Diagramm, in dem ein typischer Verlauf des sensierten Gehalts I eines Inhaltsstoffes abhängig vom Bearbeitungsgrad B des Körnerprozessors gezeigt wird.

In der Figur 1 ist ein selbstfahrender Feldhäcksler 10 in schematischer Seitenansicht dargestellt. Der Feldhäcksler 10 baut sich auf einem tragenden Fahrgestell 12 auf, welches von vorderen angetriebenen Rädern 14 und lenkbaren rückwärtigen Rädern 16 getragen wird. Die Bedienung des Feldhäckslers 10 erfolgt von einer Fahrerkabine 18 aus, von der aus ein an einem Einzugsgehäuse 36 lösbar befestigter Erntevorsatz 20 in Form eines Mähvorsatzes für die Maisernte einsehbar ist. Mittels des Erntevorsatzes 20 abgeschnittenes Erntegut, z. B. Mais oder dergleichen, wird an der Frontseite des Feldhäckslers 10 über einen im Einzugsgehäuse 36 angeordneten Einzugsförderer mit Vorpresswalzen 30, 32 einer Häckseltrommel 22

BE2019/0059 zugeführt, die es im Zusammenwirken mit einer Gegenschneide 46 in kleine Stücke häckselt und es einem Körnerprozessor 28 mit zusammenwirkenden Walzen aufgibt, von der aus es zu einem Nachbeschleuniger 24 gelangt. Die Walzen können als zylindrische, in Umfangsrichtung verzahnte Walzen hergestellt oder in axialer Richtung wellenförmig gestaltet oder auf beliebige andere Weise geformt sein. Das Gut verlässt den Feldhäcksler 10 im Erntebetrieb zu einem nebenher fahrenden Transportfahrzeug über einen um eine etwa vertikale Achse drehbaren und in der Neigung verstellbaren Auswurfkrümmer 26. Die Messer der Häckseltrommel 22 können bei Bedarf durch eine Schleifeinrichtung 42 geschliffen werden. Im Folgenden beziehen sich Richtungsangaben, wie seitlich, unten und oben, auf die Vorwärtsbewegungsrichtung V des Feldhäckslers 10, die in der Figur 1 nach links verläuft.

Eine Steuereinrichtung 34 ist mit einer Schalter- oder Ventileinrichtung 38 verbunden, die ihrerseits mit einem elektrischen oder hydraulischen Aktor 50 zur Verstellung des Bearbeitungsgrades des Körnerprozessors 28 verbunden ist. Der Aktor kann den Spalt zwischen den Walzen verstellen und/oder ihre Andruckkraft und/oder einen Drehzahlunterschied zwischen den Walzen und/oder die absolute Drehzahl der Walzen des Körnerprozessors.

Die Steuereinrichtung 34 ist zudem mit einer Bedienerschnittstelle 52 mit einer Anzeige und einer Eingabeeinrichtung sowie mit einer Spektrometeranordnung 40, die an der Oberseite des Auswurfkrümmers 26 angebracht ist und durch ein Fenster mit dem im Auswurfkrümmer strömenden Häckselgut zusammenwirkt, nachdem es durch den Körnerprozessor 28 bearbeitet wurde. Die Spektrometeranordnung 40 umfasst ein Gehäuse 64, in dem eine Lichtquelle 54 angeordnet ist. Die Lichtquelle kann als Halogenlampe ausgeführt sein und breitbandiges Licht erzeugen, oder sie ist z.B. als Leuchtdiodenarray ausgeführt und erzeugt nur einige diskrete Wellenlängen. Das von der Lichtquelle 54 erzeugte Licht gelangt, nachdem es vom Häckselgut reflektiert wurde, in den Innenraum 56 des Gehäuses 64 und wird dort durch ein dispersives

BE2019/0059

Element 58 in Abhängigkeit von der Wellenlänge in unterschiedliche Richtungen abgelenkt und erreicht ein lichtempfindliches Detektorarray 60, das elektrisch mit einer Auswertungseinrichtung 62 verbunden ist. Die Spektrometeranordnung 40 ist nach alledem ein im Stand der Technik bekanntes und z.B. von der Anmelderin kommerziell vertriebenes Nahinfrarotspektrometer zur Bestimmung der Inhaltsstoffe im Häckselgut. Bei einer anderen möglichen Ausführungsform eines Spektrometers, das auf Mikro-ElektroMechanischen Systemen (MEMS) beruht, wird das Licht nicht wellenlängenabhängig in verschiedene Richtungen abgelenkt und mit einem Diodenarray gemessen, sondern, je nach Ausführung, werden z.B. durch variable Filter aufeinander folgend verschiedene Wellenlängen nacheinander gemessen oder ein Spektrum wird durch eine FFT aus einem Interferogramm bestimmt. Man könnte auch die Sensoranordnung der WO 00/00818 Al zur Erfassung des Stärkegehalts des Häckselguts verwenden.

Die Auswertungseinrichtung 62 wertet die Signale des Detektorarrays 60 aus, die wellenlängenabhängige Spektren des vom Häckselgut reflektierten Lichts repräsentieren, um anhand von abgespeicherten Kalibrierdaten den Gehalt des Häckselguts an einem vorbestimmten Inhaltsstoff zu bestimmen. Dieser vorbestimmte Inhaltsstoff ist derart gewählt, dass der Gehalt vom Anteil aufgeschlossener Körner im Häckselgut abhängt. Als Inhaltsstoff kommt insbesondere die Stärke in Frage, denn bei geschlossenen (Mais-) Körnern wird die oberflächensensitive Spektrometeranordnung 40 im Wesentlichen die gelbe oder orange Haut des Korns erfassen, die kaum Stärke enthält, nicht aber das Innere der Körner. Letzteres ist stärkehaltig und wird durch die (oberflächensensitive) Spektrometeranordnung 40 nur dann erfasst, wenn die Körner tatsächlich aufgeschlossen sind.

Die Steuereinrichtung 34 erhält demnach von der Auswertungseinrichtung 62 der Spektrometeranordnung 40 in regelmäßigen zeitlichen Abständen Signale hinsichtlich des Gehalts des Häckselguts an Stärke. Da man jedoch gern erfahren würde, wie

BE2019/0059 groß der Anteil der aufgeschlossenen Körner an allen im Häckselgut enthaltenen Körnern ist, die Menge letzterer (wie auch die der nicht aufgeschlossenen Körner) allerdings mit der Spektrometeranordnung 40 nicht gemessen werden kann, wird hier die Vorgehensweise nach Figur 2 gewählt, um diesen Nachteil zu umgehen.

Die Figur 2 zeigt ein Flussdiagramm, nach dem die in der Figur 1 gezeigte, die Spektrometeranordnung 40, die Steuereinrichtung 34 und den Aktor 50 umfassende Sensoranordnung arbeitet. Nach dem Start im Schritt 100 wird im Schritt 102 abgefragt, ob die äußeren Erntebedingungen voraussichtlich für eine hinreichende Zeit konstant sein werden. Hierzu kann einfach eine Bedienereingabe von die Bedienerschnittstelle 52 abgefragt werden, indem beispielsweise ein Text angezeigt wird wie „Sind in den nächsten 60 s die Erntebedingungen (Durchsatz, Feuchte, Körnergehalt) konstant?“ und der Bediener mit ja oder nein antworten kann. Eine andere Möglichkeit besteht darin, in einer in der Steuereinrichtung 34 abgespeicherten Karte und der mittels eines Positionsbestimmungssystems 66 erfassten Position und eines in der Steuereinrichtung abgespeicherten Wegplans oder des anhand der derzeitigen Position und Richtung abzusehenden Weges abzurufen, welche Bedingungen für Durchsatz, Feuchte und Körneranteil auf dem in unmittelbarer Zukunft zurückzulegenden Weg vorliegen. Hierzu sei auf die Offenbarung der DE 10 2013 201 996 Al verwiesen, die durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird.

Wird im Schritt 102 festgestellt, dass die Bedingungen nicht konstant sind, folgt wieder der Schritt 102, anderenfalls der Schritt 104. Sollte der Schritt 104 auf absehbare Zeit nicht möglich sein, kann die Steuereinrichtung 34 zwischenzeitlich auf ältere Kalibrierungen zurückgreifen und den im Folgenden erläuterten Schritt 108 mit diesen durchführen.

Im Schritt 104 veranlasst die Steuereinrichtung 34 über die Schalter- oder Ventileinrichtung 38 den Aktor 50, nacheinander unterschiedliche Bearbeitungsgrade des Körnerprozessors 28

BE2019/0059 einzustellen, während die Steuereinrichtung 34 die (den gemessenen Gehalt I des Häckselguts an Stärke wiedergebenden) Signale von der Auswertungseinrichtung 62 der Spektrometeranordnung 40, die auch in die Steuereinrichtung 34 integriert werden könnte, erhält und aufzeichnet. Hierbei wird sich ein Bild ergeben, wie es in der Figur 3 gezeigt ist: mit steigendem Bearbeitungsgrad B steigt zunächst auch der Gehalt I an Stärke etwa linear an, bis er ab einem bestimmten Punkt P zumindest etwa konstant bleibt. Dieser Sachverhalt lässt sich damit erklären, dass ab dem Punkt P zumindest näherungsweise alle Körner im Häckselgut aufgeschlossen sind und nachgewiesen werden, während ein Vergrößern des Bearbeitungsgrades keine Verbesserung des Aufschlusses mit sich bringt. In diesem Schritt 104 könnte vorher oder nachher zudem der Bearbeitungsgrad B vermindert werden, bis sich keine Verminderung des Inhaltsstoffsignals I mehr ergibt, d.h. im Diagramm der Figur 3 der Ursprung angefahren werden, um eine Kalibrierung des Inhaltsstoffsignals I bei fast keiner vorhandenen Stärke (Bearbeitungsgrad B = ca. null) durchzuführen.

Im folgenden Schritt 106 wird aus den gemessenen Daten der Punkt P evaluiert, d.h. der Bearbeitungsgrad B und das Inhaltsstoffsignal I für die Stärke herausgesucht, ab welchem eine Vergrößerung des Bearbeitungsgrades B keine Vergrößerung des Inhaltsstoffsignals I mehr mit sich bringt. Im Schritt 106 wird somit herausgefunden, welcher Bearbeitungsgrad B zu einem 100 %-gen Aufschluss der Körner führt und welches Signal I für den Gehalt an Inhaltsstoffen bei diesem Bearbeitungsgrad vorliegt. Es wird demnach ein Kalibierwert oder eine -kurve für den Zusammenhang zwischen Inhaltsstoffsignal I und Bearbeitungsgrad B bestimmt. Der hier berechnete Kalibrierwert bzw. die -kurve für den Zusammenhang zwischen Inhaltsstoff I und Bearbeitungsgrad B kann auch die erwähnte Bestimmung des Inhaltsstoffsignals I bei Bearbeitungsgrad 0 beinhalten.

Im folgenden Schritt 108 werden, nachdem ein gewünschter Bearbeitungsgrad durch Bedienereingabe über die Bedienerschnittstelle 52 vorgegeben oder selbsttätig (vgl. die weiter

BE2019/0059 unten folgenden Ausführungen) durch die Steuereinrichtung 34 eingestellt wurde, sukzessive weitere Signale von der Auswertungseinrichtung 62 erhalten und anhand des im Schritt 106 gewonnenen Kalibrierwerts in aktuelle Werte hinsichtlich des Anteils aufgeschlossener Körner im Häckselgutstrom umgerechnet. Wird beispielsweise ein Signal I für den Stärkegehalt des Häckselguts erfasst, der gegenüber dem im Schritt 106 ermittelten Punkt P der Figur 3 auf 75% vermindert ist, so deutet das daraufhin, dass nur noch 3/4 der Körner aufgeschlossen werden. Das Ergebnis des Schritts 108 kann auf der Bedienerschnittstelle 52 angezeigt werden. Durch die Eingabe des gewünschten Bearbeitungsgrades, die nicht immer 100 % betragen muss, kann ein beliebiger Punkt auf der Kurve der Figur 3 mit einem Bearbeitungsgrad zwischen 0 und 100 % gewählt werden, d.h. man muss nicht unbedingt am Punkt P arbeiten. Man hat im Schritt 106 quasi eine Skala von 0% bis 100% aufgeschlossener Körner erfasst und kann dann unter Abwägung z.B. des Energieverbrauchs den gewünschten Arbeitspunkt bestimmen. Das würde besonders dann interessant, wenn der Anstieg z.B. des Energieverbrauchs nicht linear mit der Spaltbreite wäre, denn dann ließe sich ein optimaler Punkt z.B. mit maximalen Verhältnis aus Körneraufschluss je eingesetzter kWh an Antriebsenergie für den Körnerprozessor 28 ansteuern.

Im Schritt 110 wird schließlich abgefragt, ob der letzte Schritt 106 länger als eine vorbestimmte Zeit zurückliegt oder andere Erntegutbedingungen vorliegen, wie z.B. ein neues Feld abzuernten ist. Ist das nicht der Fall, folgt wieder der Schritt 108 und sonst der Schritt 102. Im Schritt 110 könnte auch eine Bedienerabfrage erfolgen, ob sich die Erntegutbedingungen (insbesondere der Anteil an Körnern am gesamten Erntegut) geändert haben und ggf. der Schritt 102 durchgeführt werden. Es wäre auch denkbar, den Körneranteil durch einen weiteren Sensor zu erfassen (z.B. Kamera mit Bildverarbeitung) und bei einer Änderung selbsttätig wieder den Schritt 102 durchzuführen. Eine Durchführung des Schritts 102 kann zudem bei einer signifikanten Veränderung der Schnitthöhe veranlasst werden.

BE2019/0059

Nach alledem ermöglicht die beschriebene Vorgehensweise, die Signale von der Auswertungseinrichtung 62 hinsichtlich des erfassten Gehalts des Häckselguts an einem Inhaltsstoff (hier: Stärke) derart zu kalibrieren, dass eine Ausgabe des relativen Anteils der aufgeschlossenen Körner im Häckselgut im Verhältnis zur Gesamtzahl der darin enthaltenen Körner möglich ist. Die ermittelten Werte können auf der Bedienerschnittstelle 52 angezeigt und vom Bediener zur Einstellung des Bearbeitungsgrades des Körnerprozessors 28 verwendet werden. Sollte sich während der aufeinander folgenden Durchführungen des Schrittes 108 der Durchsatz oder ein anderer Parameter des Ernteguts ändern, ist das insofern unbedenklich, solange der mit der Spektrometeranordnung 40 zusammenwirkende Füllgrad des Auswurfkrümmers nicht unter ein bestimmtes Maß absinkt, bei dem der Erntegutdurchsatz so klein ist, dass die Spektrometeranordnung 40 auch Leerstellen im Häckselgut sieht, denn oberhalb dieses Maßes bleibt das Signal der Spektrometeranordnung 40 zumindest näherungsweise unabhängig vom Durchsatz. Wenn jedoch der Körneranteil im Erntegut absinkt, z.B. wegen fehlender oder kleinerer Maiskolben, ist eine Neukalibrierung gemäß Schritt 106 sinnvoll (s. Schritt 110 mit der Beschreibung im vorhergehenden Absatz).

Wie erwähnt, kann der im Schritt 108 bestimmte Anteil angeschlagener Körner auf der Bedienerschnittstelle 52 angezeigt werden. Zusätzlich kann dort eine Durchsatzanzeige und eine Anzeige der Motorauslastung des Antriebsmotors des Feldhäckslers 10 dargestellt werden. Damit hat der Bediener des Feldhäckslers 10 den Durchsatz, die Maschinenlast und den Körneraufschluss gleichzeitig im Blick hat und bekommt eine Entscheidungshilfe zur Optimierung der Einstellung des Feldhäckslers 10. Letzterer kann damit je nach Wunsch bevorzugt auf hohen Durchsatz oder auf hohen Stärkewert bzw. Körneraufschluss ausgelastet werden. Der Maschinenbediener kann selbst entscheiden, ob und in welcher Weise der Bearbeitungsparameter des Körnerprozessors 28 geändert wird.

BE2019/0059

Die Anzeige der Motorauslastung kann in relativen (Prozent-) oder absoluten (kW- bzw. PS-) Werten erfolgen, die des Durchsatzes in Tonnen pro Stunde (t/h) oder Tonnen pro Hektar (t/ha) und die des Stärkeanteils bzw. des Körneraufschlusses von niedrig bis hoch oder in Stufen grün/gelb/rot oder ebenfalls in Prozenten. Die Darstellung erfolgt auf einem Display der Bedienerschnittstelle 52 beispielsweise in Balken- oder auch Zeigerdiagrammen.

Darüber hinaus kann auch ein Regekreis aufgebaut werden, mit eingebbaren Größen für den zu erzielenden Durchsatz und/oder die zu erzielende Motorauslastung und dem zu erzielenden Grad des Körneraufschlusses, wobei als Stellgrößen der Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors 28 und die Vortriebsgeschwindigkeit des Feldhäckslers 10 vorgesehen sein können. Es werden demnach die Vortriebsgeschwindigkeit des Feldhäckslers 10 und der Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors 28 durch die Steuereinrichtung 34 derart eingestellt, dass der gewünschte Anteil der aufgeschlossenen Körner und die gewünschte Motorleistung bzw. Durchsatz mit den tatsächlichen Werten übereinstimmen.

Eine weitere Steuergröße neben dem Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors 28 kann auch die Höhe des Erntevorsatzes 20 sein, die mit einem von der Steuereinrichtung 34 kommandierten Aktor 68 verstellbar ist. Bei höher eingestelltem Erntevorsatz 20 und damit größerer Stoppelhöhe ist der Maiskornanteil pro Gesamteinheit der gehäckselten Futtermenge größer als bei kurzer Stoppelhöhe. Hierzu besteht die Möglichkeit, einen gewünschten Stärkeanteil im Häckselgut vorzugeben und die Höhe des Erntevorsatzes 20 im Sinne eines Erreichens des gewünschten Stärkeanteils im Häckselgut zu verstellen, wie es an sich aus der DE 10 2004 038 404 Al bekannt ist.

Claims (10)

1. PATENTANSPRÜCHE

   1. Sensoranordnung zur Erfassung des Anteils aufgeschlossener Körner in einem von einem Körnerprozessor (28) eines Feldhäckslers (10) bearbeiteten Häckselgutstrom, umfassend: eine mit dem Häckselgutstrom zusammenwirkende Spektrometeranordnung (40), die eingerichtet ist, den Häckselgutstrom mit Licht zu beaufschlagen und vom Häckselgutstrom reflektiertes und/oder transmittiertes Licht wellenlängenaufgelöst zu analysieren, um elektronische Signale hinsichtlich erfasster Spektren des Häckselgutstroms bereitzustellen, und eine Auswertungseinrichtung (62), die betreibbar ist, anhand der Signale der Spektrometeranordnung (40) den von der Menge aufgeschlossener Körner im Häckselgutstrom abhängigen Gehalt des Häckselguts an einem vorbestimmten Inhaltsstoff zu bestimmen; gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (34), die betreibbar ist, einen Aktor (50) zur Verstellung des Bearbeitungsgrads des Körnerprozessors (28) zu kommandieren und anhand der bei unterschiedlichen Bearbeitungsgraden durch die Auswertungseinrichtung (62) gemessenen Gehalte des Häckselguts am vorbestimmten Inhaltsstoff den Anteil aufgeschlossener Körner im Häckselgutstrom zu evaluieren.
2. 2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, wobei die Steuereinrichtung (34) betreibbar ist, zur Evaluierung des Anteils aufgeschlossener Körner im Häckselgut den Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors (28) in bezüglich des vorbestimmten Inhaltsstoffes und/oder Erntegutdurchsatzes und/oder der Erntegutfeuchte etwa homogenen Bereichen eines Feldes zu variieren, wobei die in einem vorigen Erntevorgang sensorisch ermittelte Lage der homogenen Bereiche des Feldes in einer Karte eingetragen ist, die von der Steuereinrichtung (34) georeferenziert abrufbar ist.
3. 3. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Steuereinrichtung (34) betreibbar ist, mindestens einen anderen Bearbeitungsparameter des Feldhäckslers (10) zu

   BE2019/0059 kontrollieren, wie die Schnittlänge, und den anderen Bearbeitungsparameter während der Variation des Bearbeitungsgrads des Körnerprozessors (28) zur Evaluierung des Anteils aufgeschlossener Körner im Häckselgut konstant zu lassen.
4. 4. Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuereinrichtung (34) betreibbar ist, jenen Bearbeitungsgrad zu bestimmen, der bei Vergrößerung des Bearbeitungsgrades keine nennenswerte Änderung des Gehaltes des Häckselguts am vorbestimmten Inhaltsstoff mehr bewirkt und den zugehörigen Gehalt des Häckselguts an dem vorbestimmten Inhaltsstoff als Anteil von 100 % aufgeschlossenen Körnern auszugeben, und/oder jenen Bearbeitungsgrad zu bestimmen, der bei Verkleinerung des Bearbeitungsgrades keine nennenswerte Änderung des Gehaltes des Häckselguts am vorbestimmten Inhaltsstoff mehr bewirkt und den zugehörigen Gehalt des Häckselguts an dem vorbestimmten Inhaltsstoff als Anteil von 0 % aufgeschlossenen Körnern auszugeben.
5. 5. Sensoranordnung nach Anspruch 4, wobei die Steuereinrichtung (34) betreibbar ist, sich zeitlich an die Variation des Bearbeitungsgrads des Körnerprozessors (28) zur Evaluierung des Anteils aufgeschlossener Körner im Häckselgut anschließend, anhand des bei dem als Bearbeitungsgrad von 100 % sensierten Gehalts des Häckselguts an Inhaltsstoff und eines aktuell sensierten Gehalts des Häckselguts an Inhaltsstoff einen Signalwert hinsichtlich des aktuellen Anteils aufgeschlossener Körner zu erzeugen und auszugeben.
6. 6. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der von der Auswertungseinrichtung ermittelte Inhaltsstoff die Stärke des Häckselgutes ist.
7. 7. Feldhäcksler (10) mit einer Häckseleinrichtung (22), einem Körnerprozessor (28) und einer Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

   BE2019/0059
8. 8. Feldhäcksler (10) nach Anspruch 7, wobei der Aktor (50) eingerichtet ist, den Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors (28) durch Ändern des Drucks, mit dem zwei Walzen des Körnerprozessors (28) gegeneinander vorgespannt sind und/oder des Abstand der Walzen und/oder deren Drehzahldifferenz und/oder ihrer Absolutdrehzahl zu variieren.
9. 9. Feldhäcksler (10) nach Anspruch 7 oder 8, mit einer Bedienerschnittstelle (52), mittels welcher der von der Steuereinrichtung (34) ermittelte Anteil aufgeschlossener Körner und/oder der Durchsatz und/oder die Leistung des von einem Antriebsmotor des Feldhäcksler (10) abgegebene Leistung anzeigbar ist und/oder mittels welcher ein Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors (28) vorgebbar ist.
10. 10. Feldhäcksler (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Steuereinrichtung (34) betreibbar ist, den Bearbeitungsgrad des Körnerprozessors (28) und/oder die Vortriebsgeschwindigkeit des Feldhäckslers (10) und/oder die Höhe eines Erntevorsatzes (20) über dem Boden selbsttätig zu kontrollieren, basierend auf dem sensierten Anteil aufgeschlossener Körner und/oder einer Vorgabe eines gewünschten Anteils aufgeschlossener Körner und/oder einer gewünschten Motorleistung und/oder einem gewünschten Durchsatz.