BR102014014799B1 - máquina colheitadeira tendo um estado de operação - Google Patents

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Abstract

sistema para detectar um estado de operacão de uma maquina de trabalho, e ,maquina colheitadeira um sistema para detectar um estado de operação de uma máquina de trabalho (100), compreende pelo menos dois sensores (160, 162,164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d) para detectar parã¢metros que afetam um estado de operação da máquina (100) e um circuito de avaliação de estado de operação (228) tendo uma saí­da para um valor de sinal de estado de operação (232). o circuito de avaliação de estado de operação (228) determina o valor de sinal de estado de operação (232) com base em sinais fundidos provenientes dos sensores e um sinal de confiabilidade de sensor proveniente de um avaliador de função de ponderação (240).

Description

“MÁQUINA COLHEITADEIRA TENDO UM ESTADO DE OPERAÇÃO” Campo da Invenção [0001] A presente invenção se refere geralmente a máquinas de trabalho, como máquinas agrícolas e de construção e mais particularmente a um sistema para detectar automaticamente o estado de operação da máquina com base em entrada de sensor.
Fundamentos da Invenção [0002] Em uma série de aplicações, pode ser importante conhecer um estado de operação de uma máquina de trabalho. O estado de operação pode ser usado para controlar automaticamente componentes da máquina de trabalho. Por exemplo, em uma máquina de construção ou uma máquina colheitadeira agrícola, uma velocidade do motor pode ser automaticamente ajustada em marcha lenta quando o estado de operação é detectado como sendo “inativo” por um espaço de tempo predeterminado (US 8.230.667 B2). Um outro exemplo é uma combinada com um controlador automático que precisa saber se o fluxo de colheita se tomou estável após um parâmetro de operação da combinada ter sido alterado ou uma combinada com uma série de sensores de vibração que saber se a combinada está em um estado de operação em que é apropriado registrar sensores de vibração para subsequente detecção de defeito de partes operatórias (US 2006/0276949 Al). O estado detectado pode também ser registrado para fins de documentação e/ou contabilidade.
[0003] O sistema de acordo com os documentos mencionados da técnica anterior funde valores provenientes de uma série de sensores para determinar o estado de operação da máquina que pode variar com o tempo. Porém, por numerosas razões sinais provenientes de um tal sensor podem ser menos confiáveis do que aqueles provenientes de um outro sensor, sendo isto devido ao tipo de sensor ou devido ao estado de operação. Por exemplo, sensores de perda de grão são menos confiáveis em condições de alta
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2/22 produtividade ou em grão úmido do que em condições de baixa produtividade ou em grão seco. IComo isto não é considerado no sistema de detecção de estado de operação da técnica anterior, sua saída nem sempre é confiável.
Sumário da Invenção [0004] É, portanto um objeto da presente invenção proporcionar um sistema de detecção de estado de operação aperfeiçoado para uma máquina de trabalho. É um outro objeto proporcionar um tal sistema, que supera a maioria dos ou todos os problemas acima mencionados.
[0005] Um sistema para detectar um estado de operação de uma máquina de trabalho compreende pelo menos dois sensores para detectar parâmetros que afetam um estado de operação da máquina e um circuito de avaliação de estado de operação tendo uma saída para um valor de sinal de estado de operação indicando um estado de operação da máquina. O circuito de avaliação de estado de operação determina o valor de sinal de estado de operação com base em sinais fundidos provenientes dos sensores. Um avaliador de função de ponderação recebe os sinais provenientes dos sensores e deriva um sinal de confiabilidade indicando uma confiabilidade do sinal de pelo menos um (ou mais) dos sensores. O circuito de avaliação de estado de operação recebe o sinal de confiabilidade a partir do avaliador de função de ponderação e considera os sinais provenientes dos sensores com base em seu respectivo sinal de confiabilidade proveniente do avaliador de função de ponderação quando se avalia o estado de operação da máquina. O sinal de confiabilidade pode ser binário ou selecionado de um número arbitrário de valores maiores do que 2, ou seja, ser quase análogo.
[0006] Em outras palavras, a confiabilidade ou exatidão dos respectivos sinais do sensor é considerada durante sua fusão. Isso leva a um sinal mais confiável do estado de operação.
[0007] O circuito de avaliação de estado de operação pode calcular a confiabilidade do sinal do sensor com base no sinal proveniente do sensor
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3/22 particular e/ou uma comparação do sinal proveniente do sensor particular com um sinal proveniente de pelo menos um sensor diferente. Isto significa que a confiabilidade do sinal do sensor é avaliada com base no sinal do sensor, de tal modo que um valor improvável do sensor pode ser excluído. Altemativamente ou adicionalmente, um primeiro sensor pode avaliar as condições de operação de um segundo sensor, o que afeta a confiabilidade do segundo sensor. Por exemplo, a produtividade de grãos e/ou a umidade em uma combinada podem ser detectadas por um primeiro sensor. Uma saída do primeiro sensor indica a confiabilidade dos sinais do segundo sensor, que pode ser um sensor de perda com uma placa de impacto. Em particular, o circuito de avaliação de estado de operação pode calcular a confiabilidade do sinal proveniente do sensor com base em pelo menos uma dentre faixa, taxa de variação, nível de ruído do sinal proveniente do sensor e uma condição ambiental do sensor, como topologia de campo, tipo de colheita, densidade da colheita e umidade da colheita.
[0008] O valor de sinal de estado de operação pode em particular indicar se a máquina está em um estado de operação estável ou não. Em uma outra forma de realização, o valor do estado de operação pode indicar se a máquina está em marcha vazia, realizar um tipo particular de trabalho ou em um modo de transporte em rodovia.
[0009] O circuito de avaliação de estado de operação pode adicionalmente fornecer uma saída de sinal de confiança indicando uma precisão estimada do valor de sinal de estado de operação e/ou um sinal de tempo indicando um intervalo de tempo para alcançar o estado de operação após um parâmetro de processamento de colheita na máquina ser alterado. [00010] O circuito de avaliação de estado de operação é preferivelmente adicionalmente responsivo a uma entrada de função de disparo que indica um nível mínimo de confiança que o circuito de avaliação de estado de operação deve determinar antes que o circuito de avaliação de
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4/22 estado de operação vá comandar o valor de sinal de estado de operação para indicar que o estado de operação foi alcançado.
[00011] O sistema de detecção de estado de operação descrito pode ser preferivelmente usado em uma máquina colheitadeira.
[00012] Os sensores na mesma compreendem preferivelmente um sensor de colheita para detectar um parâmetro de colheita e um sensor de resultado de processamento para detectar um parâmetro de resultado de processamento de um resultado de processamento de colheita na máquina colheitadeira. O sistema de detecção de estado de operação para esta máquina colheitadeira preferivelmente compreende um circuito de lógica difusa configurado para receber um sinal indicando o parâmetro de colheita, um sinal indicando o parâmetro de resultado de processamento e sinais indicando derivadas no tempo do parâmetro de colheita e do parâmetro de resultado de processamento como sinais de entrada. O circuito de lógica difusa compreende adicionalmente um circuito classificador de faixa de parâmetro para cada sinal de entrada. O circuito classificador de faixa de parâmetro fornece uma respectiva saída contínua indicando uma probabilidade que a máquina tenha alcançado um estado estável de processamento de colheita, enquanto que circuito de avaliação de estado de operação é configurado para receber o circuito classificador de faixa de parâmetro saídas e para gerar o valor de sinal de estado de operação com base nas saídas do circuito classificador de faixa de parâmetro e o sinal de confiabilidade.
[00013] A máquina colheitadeira pode compreender um circuito controlador. O valor de sinal de estado de operação é configurado para ser comunicado ao circuito controlador para um de controle automático de um atuador para ajustar um parâmetro de processamento de colheita da colheitadeira e de controle de um dispositivo de interface com o operador para indicando um valor de ajuste para o atuador para um operador da máquina. O circuito controlador é configurado para (i) receber o sinal indicando o
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5/22 parâmetro de colheita, (ii) receber o sinal indicando o parâmetro de resultado de processamento e (iii) avaliar o valor de ajuste com base no sinal indicando o parâmetro de colheita e o sinal indicando o parâmetro de resultado de processamento após o valor de sinal de estado de operação indicar que a colheitadeira alcançou um estado estável de processamento de colheita. [00014] De acordo com um aspecto da invenção, um sistema para detectar um estado de operação de uma máquina de trabalho é previsto, compreendendo: pelo menos dois sensores configurados para detectar parâmetros que afetam um estado de operação da máquina de trabalho; um circuito de avaliação de estado de operação configurado para gerar um valor de sinal de estado de operação, em que o valor de sinal de estado de operação indica um estado de operação da máquina de trabalho, e em que o circuito de avaliação de estado de operação é configurado para gerar o valor de sinal de estado de operação com base em primeiros sinais provenientes dos pelo menos dois sensores; e um avaliador de função de ponderação configurado para receber segundos sinais provenientes dos pelo menos dois sensores e configurado para gerar um sinal de confiabilidade indicando uma confiabilidade de pelo menos um dos primeiros sinais; em que o circuito de avaliação de estado de operação é operável para receber o sinal de confiabilidade e, durante a avaliação do estado de operação da máquina de trabalho, ponderar os primeiros sinais com base no sinal de confiabilidade.
[00015] O avaliador de função de ponderação pode ser configurado para calcular o sinal de confiabilidade com base em pelo menos um dos primeiros sinais e com base em uma comparação do pelo menos um dos primeiros sinais com um sinal proveniente do pelo menos um sensor.
[00016] O avaliador de função de ponderação pode ser configurado para gerar o sinal de confiabilidade com base em pelo menos um dentre (i) uma faixa do pelo menos um dos primeiros sinais, (ii) uma taxa de variação do pelo menos um dos primeiros sinais, (iii) um nível de ruído do pelo menos
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6/22 um dos primeiros sinais e (iv) uma condição ambiental, em que a condição ambiental compreende pelo menos um dentre uma topologia de campo, um tipo de colheita, uma densidade da colheita e uma umidade da colheita.
[00017] O valor de sinal de estado de operação pode indicar se a máquina de trabalho está em um estado de operação estável ou não.
[00018] O circuito de avaliação de estado de operação pode adicionalmente gerar um sinal de confiança, em que o sinal de confiança indica uma precisão estimada do valor de sinal de estado de operação.
[00019] O circuito de avaliação de estado de operação pode adicionalmente fornecer um sinal de tempo em que o sinal de tempo indica um intervalo de tempo para alcançar o estado de operação após um parâmetro de processamento de colheita na máquina de trabalho ser alterado.
[00020] O circuito de avaliação de estado de operação pode ser responsivo a uma entrada de função de disparo e adicionalmente em que a entrada de função de disparo indica um nível mínimo de confiança que o circuito de avaliação de estado de operação deve determinar antes que o circuito de avaliação de estado de operação vá comandar o valor de sinal de estado de operação para indicar que o estado de operação foi alcançado.
[00021] De acordo com um segundo aspecto da invenção uma máquina colheitadeira é prevista tendo um estado de operação, em que a máquina colheitadeira em compreende: uma armação principal; um conjunto debulhador e separador suportado sobre a armação principal; uma câmara de alimentação suportada sobre a armação principal; uma coletora suportada sobre a câmara de alimentação; e um sistema para detectar o estado de operação da máquina colheitadeira, o sistema compreendendo: pelo menos dois sensores configurados para detectar parâmetros que afetam um estado de operação da máquina colheitadeira; um circuito de avaliação de estado de operação configurado para gerar um valor de sinal de estado de operação, em que o valor de sinal de estado de operação indica um estado de operação da
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7/22 máquina colheitadeira, e em que o circuito de avaliação de estado de operação é configurado para gerar o valor de sinal de estado de operação com base em primeiros sinais provenientes dos pelo menos dois sensores; e um avaliador de função de ponderação configurado para receber segundos sinais provenientes dos pelo menos dois sensores e configurado para gerar um sinal de confiabilidade indicando uma confiabilidade de pelo menos um dos primeiros sinais; em que o circuito de avaliação de estado de operação é operável para receber o sinal de confiabilidade e, durante a avaliação do estado de operação da máquina colheitadeira, para ponderar os primeiros sinais com base no sinal de confiabilidade.
[00022] Os pelo menos dois sensores podem compreender um sensor de colheita configurado para detectar um parâmetro de colheita, e um sensor de resultado de processamento configurado para detectar um parâmetro de resultado de processamento de um resultado de processamento de colheita na máquina colheitadeira.
[00023] O sistema pode adicionalmente compreender um circuito de lógica difusa configurado para receber sinais de entrada, os sinais de entrada compreendendo (i) um sinal proveniente do sensor de colheita indicando o parâmetro de colheita, (ii) um sinal proveniente do sensor de resultado de processamento indicando o parâmetro de resultado de processamento, (iii) um sinal indicando uma derivada no tempo do parâmetro de colheita, e (iv) um sinal indicando um derivada no tempo do parâmetro de resultado de processamento; em que o circuito de lógica difusa compreende adicionalmente um circuito classificador de faixa de parâmetro associado com cada sinal de entrada dos sinais de entrada, em que cada circuito classificador de faixa de parâmetro é configurado para fornecer uma saída contínua indicando uma probabilidade que a máquina tenha alcançado um estado estável de processamento de colheita, e em que o circuito de avaliação de estado de operação é configurado para receber a saída contínua de cada
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8/22 circuito classificador de faixa de parâmetro e é configurado para gerar o valor de sinal de estado de operação com base na saída contínua de cada circuito classificador de faixa de parâmetro.
[00024] A máquina colheitadeira pode adicionalmente compreender um circuito controlador, em que o valor de sinal de estado de operação é configurado para ser comunicado ao circuito controlador para pelo menos um de (i) controle automático de um atuador para ajustar um parâmetro de processamento de colheita da máquina colheitadeira, e (ii) controle automático de um dispositivo de interface com o operador para indicar um valor de ajuste para o atuador para um operador da máquina, e adicionalmente em que o circuito controlador é configurado para (i) receber o sinal indicando o parâmetro de colheita, (ii) receber o sinal indicando o parâmetro de resultado de processamento e (iii) avaliar o valor de ajuste com base no sinal indicando o parâmetro de colheita e o sinal indicando o parâmetro de resultado de processamento após o valor de sinal de estado de operação indica que a máquina colheitadeira alcançou um estado estável de processamento de colheita.
[00025] Estes e outros objetos, aspectos e vantagens da invenção vão se tomar aparentes a um especialista na técnica na leitura da seguinte descrição em vista dos desenhos.
Breve Descrição dos Desenhos [00026] A Fig. 1 é uma vista lateral de uma colheitadeira utilizando o sistema de controle da presente invenção.
[00027] A Fig. 2 é um diagrama esquemático de um sistema de controle da colheitadeira mostrada na Figura 1.
Descrição da Forma de Realização Preferida [00028] Com referência agora à figura 1, uma máquina de trabalho, aqui corporificada como uma colheitadeira agrícola 100 na forma de uma combinada é mostrada, a colheitadeira 100 compreendendo uma armação
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9/22 principal 112 tendo estruturas de roda 113, as estruturas de roda 113 compreendendo rodas dianteiras 114 e rodas traseiras 115 suportando a armação principal 112 para movimento para frente sobre um campo de colheita a ser colhido. As rodas dianteiras 114 são acionadas por uma transmissão hidrostática eletronicamente controlada e as rodas traseiras 115 são esterçadas.
[00029] Uma coletora verticahnente ajustável 116, mostrada aqui como uma plataforma colheitadeira, é usada para colher uma colheita e direcionar a mesma para uma câmara de alimentação 118. A câmara de alimentação 118 é de forma pivotável e ajustavelmente conectada à armação principal 112 e inclui um transportador para transportar a safra colhida para um batedor 120. O batedor 120 direciona a colheita para cima através de uma seção de transição de admissão 122 até um conjunto debulhador e separador rotativo 124. Outras orientações e tipos de estruturas debulhadoras e outros tipos de coletoras 116, tais como as coletoras que compreende uma armação geralmente transversal, a armação suportando adicionahnente conjuntos de fileira individuais espaçadas entre si ao largo da largura da armação, podem também ser usadas. Como uma outra alternativa, uma plataforma de lona pode ser usada em que uma armação transversal e suporta transportadores de correia sem fim que carregam colheita a partir dos lados da coletora para uma região central, e um transportador na região central transporta a colheita para trás através de uma abertura central.
[00030] O conjunto debulhador e separador rotativo 124 debulha e separa o material de colheita colhido. Grão e gluma caem através de um côncavo 125 e grelhas de separação 123 sobre o fundo do conjunto separador 124 até um sistema de limpeza 126, e são limpos por uma grelha 127 e uma peneira 128 e ventilador de ar 129. O sistema de limpeza 126 remove a gluma e direciona o grão limpa até um tanque de grão limpo por um trado de grãos 133. O grão limpo no tanque pode ser descarregado em um carro ou caminhão
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10/22 de grão por um trado de descarga 130. Os resíduos caem no trado de retornos 131 e são transportados para o conjunto debulhador e separador rotativo 124 (ou paras uma redebulhadora separada, não mostrada) onde eles são debulhados uma segunda vez.
[00031] A palha debulhada e separada é descarregada do conjunto debulhadora e separadora rotativa 124 através de uma descarga 132 até um batedor de descarga 134. O batedor de descarga 134 por sua vez propele a palha para fora da traseira da colheitadeira 100. Deve ser notado que o batedor de descarga 134 pode também descarregar a palha diretamente em um cortador de palha. A operação da colheitadeira 100 é controlada a partir de uma cabine de um operador 135.
[00032] O conjunto debulhador e separador rotativo 124 compreende um alojamento 136 para um rotor cilíndrico e um rotor 137 localizado dentro do alojamento 136. A parte dianteira do rotor e o alojamento do rotor definem a seção de alimentação 138. A jusante da seção de alimentação 138 estão uma seção debulhadora 139, uma seção separadora 140 e uma seção de descarga 141. O rotor 137 na seção de alimentação 138 é provia com um tambor de rotor cônico tendo elementos de alimentação helicoidais para engatar material de colheita colhido recebido do batedor 120 e da seção de transição de admissão 122. Imediatamente a jusante da de alimentação 138 fica a seção debulhadora 139.
[00033] Na seção debulhadora 139 o rotor 137 compreende um tambor de rotor cilíndrico tendo uma série de elementos debulhadores para debulhar o material de colheita colhido recebido da seção de alimentação 138. A jusante da seção debulhadora 139 fica a seção separadora 140 em que o grão aprisionado no material de colheita debulhado é liberado e cai no sistema de limpeza 126. A seção separadora 140 se funde em uma seção de descarga 141 onde material de colheita diferentes do grão é expelido do conjunto debulhador e separador rotativo 124.
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11/22 [00034] Um console de operador 150 localizado na cabine do operador 135 inclui controles de operador convencionais incluindo uma alavanca de hidrolevantamento 152 para controlar manualmente a faixa de velocidade e velocidade de saída da transmissão hidrostática para acionar as rodas dianteiras 114. Um dispositivo de interface com o operador 154 na cabine do operador 135 permite a entrada de informação em um arranjo de controle 155 compreendendo um sistema processador de bordo 156, que propicia controle automático de velocidade e numerosas outras funções de controle descritas abaixo para a colheitadeira 100. O operador pode lançar vários tipos de informação no dispositivo de interface com o operador 154, incluindo tipo de colheita, localização, rendimento e similares.
[00035] Sinais provenientes dos sensores incluem informação sobre variáveis ambientais tais como umidade relativa do ar, e informação sobre variáveis controladas pelo sistema de controle de bordo. Os sinais incluem sinais de velocidade do veículo provenientes de um sensor de radar ou outro sensor de velocidade no solo convencional 160, sinais de velocidade do rotor provenientes de um sensor de velocidade do rotor 162, um sinal de velocidade de ventilador proveniente do sensor de velocidade do ventilador 164, um sinal de folga do côncavo proveniente um sensor de folha do côncavo 166, um sinal de abertura da grelha proveniente de um sensor de abertura da grelha 168 e sinal de abertura de peneira proveniente de um sensor de abertura de peneira 170, respectivamente. Sinais adicionais de original de um sensor de perda de grão 172a na saída do conjunto debulhador e separador rotativo 124, sensores de perda de grão 172b e, cada lado da saída do sistema de limpeza 126, um sensor de dano a grão 174 e vários outros dispositivos sensores sobre a colheitadeira. Sinais provenientes de um sensor de estado de limpeza de tanque 178a, um sensor de fluxo de massa 178b, um sensor de umidade do grão 178c, um sensor de volume de resíduos 178d, um sensor de umidade relativa 178e, um sensor de temperatura 178f e um sensor de umidade do
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12/22 material 178g são também previstos.
[00036] O sensor de umidade relativa 178e, o sensor de temperatura 178f e o sensor de umidade do material 178g indicam condições do material de colheita cortado antes de ser processados (i.e. debulhado, limpo ou separado) na colheitadeira 100.
[00037] Um circuito de comunicações direciona sinais provenientes dos mencionados sensores e um monitor de velocidade do motor, um monitor de fluxo de massa de grão, e outros microcontroladores sobre a colheitadeira o arranjo de controle 155. Sinais provenientes do dispositivo de interface com o operador 154 são também direcionados para o arranjo de controle 155. O arranjo de controle 155 é conectado a atuadores 202, 204, 206, 208, 210, 212 para controlar elementos ajustáveis sobre a colheitadeira 100.
[00038] Os atuadores controlados pelo arranjo de controle 155 compreendem um atuador de velocidade de rotor 202 configurado para controlar a velocidade de rotação do rotor 137, um atuador de folga do côncavo 204 configurado para controlar a folga do côncavo 125, um atuador de abertura de grelha 206 configurado para controlar a largura de abertura da grelha 127, um atuador de abertura de peneira 208 configurado para controlar a abertura da peneira 128, um atuador de velocidade do ventilador 210 configurado para controlar a velocidade do ventilador de ar 129, e um atuador de velocidade no solo 212 configurado para controlar a velocidade de saída da transmissão hidrostática 114t e assim a velocidade no solo da colheitadeira 100. Estes atuadores são conhecidos na técnica e assim são esquematicamente mostrados na Figura 1.
[00039] Referência é feita agora à Figura 2. O arranjo de controle 155 compreende um circuito controlador 220 que recebe sinais provenientes do sensor de velocidade no solo 160, do sensor de velocidade do rotor 162, do sensor de velocidade do ventilador 164, do sensor de folga do côncavo 166, do sensor de abertura de grelha 168, e do sensor de abertura de peneira 170
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13/22 (que representam parâmetros internos da máquina colheitadeira), sensores de colheita (que incluem o sensor de fluxo de massa 178b, o sensor de umidade 178c, o sensor de umidade relativa 178e, o sensor de temperatura 178f, o sensor de umidade do material 178g e sensores de resultado de processamento de colheita (que incluem o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b, grão de dano de grão 174, sensor de estado de limpeza de tanque 178a, e sensor de volume de resíduos 178d).
[00040] O circuito controlador 220 compreende um ou mais conjuntos de controle eletrônicos (ECUs) cada umas as quais compreende adicionalmente um microprocessador digital acoplado a um circuito de memória digital. O circuito de memória digital contém instruções que configuram a ECU para realizar as funções descritas aqui.
[00041] Pode haver uma única ECU que fornece todas as funções do circuito controlador 220 descritas aqui. Altemativamente pode haver duas ou mais ECU's conectadas entre si usando um ou mais circuitos de comunicações. Cada um destes circuitos de comunicações pode compreender um ou mais dentre um coletor de dados, coletor CAN, LAN, WAN ou outros arranjos de comunicações.
[00042] Em um arranjo de duas ou mais ECUs, cada uma das funções descritas aqui pode ser alocada a uma ECU individual do arranjo. Estas ECU's individuais são configuradas para comunicar os resultados de suas funções alocadas a outras ECUs do arranjo.
[00043] A colheitadeira 100 adicionalmente compreende um sistema para detectar um estado de operação da colheitadeira 100. Este sistema compreende um circuito de lógica difusa 222 que compreende um primeiro circuito classificador de faixa de parâmetro 224, um segundo circuito classificador de faixa de parâmetro 226 e um circuito de avaliação de estado de operação 228.
[00044] O circuito de lógica difusa 222 compreende uma ou mais
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14/22 conjuntos de controle eletrônicas (ECUs) cada uma das quais compreende adicionalmente um microprocessador digital acoplado a um circuito de memória digital. O circuito de memória digital contém instruções que configuram a ECU para realizar as funções descritas aqui.
[00045] Pode haver uma única ECU que fornece todas as funções do circuito de lógica difusa 222 descritas aqui. Altemativamente pode haver duas ou mais ECU's conectadas entre si usando um ou mais circuitos de comunicações. Cada um destes circuitos de comunicações pode compreender um ou mais de um coletor de dados, um coletor CAN, LAN, WAN ou outros arranjos de comunicações.
[00046] Em um arranjo de duas ou mais ECUs, cada uma das funções descritas aqui pode ser alocada a uma ECU individual do arranjo. Estas ECU individuais são configuradas para comunicar os resultados de suas funções alocadas a outras ECUs do arranjo.
[00047] Um primeiro circuito classificador de faixa de parâmetro 224 recebe sinais provenientes do sensor de velocidade no solo 160, do sensor de velocidade do rotor 162, do sensor de velocidade do ventilador 164, do sensor de folga do côncavo 166, do sensor de abertura da grelha 168, e do sensor de abertura da peneira 170 para parâmetros internos, a partir dos sensores de colheita (que incluem o sensor de fluxo de massa 178b, o sensor de umidade 178c, o sensor de umidade relativa 178e, o sensor de temperatura 178f, e o sensor de umidade do material 178g) e a partir do sensor de colheita de resultados de processamento (que incluem o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b, o sensor de dano a grão 174, o sensor de estado de limpeza de tanque 178a, e o sensor de volume de resíduos 178d).
[00048] O sistema para detectar o estado de operação da colheitadeira 100 f compreende adicionalmente um circuito de diferenciação 225 que é acoplada a cada um dos sensores 160, 162, 164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d para receber um
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15/22 correspondente sinal dos mesmos. O circuito de diferenciação 225 é configurado para calcular uma taxa de tempo de variação para cada um dos sinais que ele recebe dos sensores 160, 162, 164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d. O circuito de diferenciação 225 é adicionalmente configurado para transmitir um correspondente sinal contínuo para cada um dos sensores indicando a taxa de tempo de variação para que sensor 160, 162, 164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d. O circuito de diferenciação 225 é acoplado ao segundo circuito classificador de faixa de parâmetro 226 para fornecer os sinais contínuos de taxa de tempo de variação ao segundo circuito classificador de faixa de parâmetro 226.
[00049] Um segundo circuito classificador de faixa de parâmetro 226 recebe os sinais de taxa de tempo de variação para cada sensor 160, 162, 164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d a partir do circuito de diferenciação 225, que por sua recebeu sinais provenientes do sensor de velocidade no solo 160, do sensor de velocidade do rotor 162, do sensor de velocidade do ventilador 164, do sensor de folga do côncavo 166, do sensor de abertura da grelha 168, e do sensor de abertura da peneira 170 para parâmetros internos, a partir dos sensores de colheita (incluindo o sensor de fluxo de massa 178b, o sensor de umidade 178c, o sensor de umidade relativa 178e, o sensor de temperatura 178f, o sensor de umidade do material 178g) e a parir dos sensores de colheita de resultado de processamento (incluindo o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b, o sensor de dano a grão 174, o sensor de estado de limpeza de tanque 178a, e o sensor de volume de resíduos 178d).
[00050] Cada um dentre o primeiro circuito classificador de faixa de parâmetro 224 e o segundo circuito classificador de faixa de parâmetro 226 compreende diversos circuitos classificadores difusos 230.
[00051] Cada um dos sensores 160, 162, 164, 166, 168, 170, 172a,
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172b, 174, 178a, 178d,178b, 178c, 178e, 178f, e 178g é acoplado a um correspondente circuito classificador difuso 230 do primeiro circuito classificador de faixa de parâmetro 224 para transmitir seu sinal do sensor ao mesmo.
[00052] Cada um dos sensores 160, 162, 164, 166, 168, 170, 172a, 172b, 174, 178a, 178d,178b, 178c, 178e, 178f, e 178g é acoplado a um correspondente circuito classificador difuso 230 do segundo circuito classificador de faixa de parâmetro 226 (via o circuito de diferenciação 225) para transmitir uma derivada no tempo de seu it sinal do sensor ao mesmo.
[00053] Cada um dos circuitos classificadores difusos 230 é configurado para classificar o sinal do sensor que ele recebe em uma série de classes. Cada um dos circuitos classificadores difusos 230 no primeiro circuito classificador de faixa de parâmetro 224 avalia a faixa (classe difusa) de seu correspondente sinal do sensor. Cada um dos circuitos classificadores difusos 230 no segundo circuito classificador de faixa de parâmetro 226 avalia a taxa de variação de seu correspondente sinal do sensor.
[00054] Todos os circuitos classificadores difusos 230 realizam suas classificações de acordo com uma predeterminada especificação que é gerada antecipadamente com base em conhecimento especializado ou um outro sistema apropriado. Os parâmetros e coeficientes empregados por cada circuito classificador difuso 230 vão depender do tipo de sensor a que o circuito classificador difuso 230 é acoplado. Eles vão depender também da construção física da colheitadeira, que determina o quão rapidamente os vários subsistemas alcançam um estado estável de operação. Eles vão depender também do tipo de atuadores usados e de o quão rapidamente eles respondem a variações comandadas pelo circuito controlador 220.
[00055] Variações de especificação durante o tempo de marcha são possíveis, se necessário. Cada um dos circuitos classificadores difusos 230 fornece uma saída contínua indicando a probabilidade que um estado estável
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17/22 do processamento de colheita na colheitadeira 100 foi alcançado. Estas saídas, cujo número que corresponde ao número de sinais de entrada, são transmitidas ao circuito de avaliação de estado de operação 228.
[00056] O circuito de avaliação de estado de operação 228 fornece um valor de sinal de estado de operação 232 para o circuito controlador 220. O valor de sinal de estado de operação 232 é baseado em uma avaliação global das saídas do primeiro circuito classificador de faixa de parâmetro 224 e do segundo circuito classificador de faixa de parâmetro. O valor de sinal de estado de operação é binário (0 ou 1). Ele representa se o estado estável foi alcançado, ou seja, se pode ser assumido que a operação de processamento de colheita (processo de colheita) na colheitadeira 100 é contínua novamente após um parâmetro (como um ajuste de atuador ou uma propriedade da colheita) ter sido variado. Se o valor de sinal de estado de operação 232 é 1, o estado é considerado como estável e se o valor de sinal de estado de operação 232 é 0, o estado adicionalmente não é estável.
[00057] Os circuitos classificadores difusos 230 realizam a difusão de seus respectivos sinais de sensor para fornecer correspondentes sinais difusos. O circuito de avaliação de estado de operação 228 é acoplado ao primeiro circuito classificador de faixa de parâmetro 224 e o segundo circuito classificador de faixa de parâmetro 226 para receber e combinar (fundir) estes sinais difusos usando um engenho de inferência que aplica uma base de regra, seguida por um processo inverso à difusão. Um circuito de lógica difusa apropriado 222 é descrito, por exemplo, em US 6.315.658 BI que é incorporado aqui por referência para tudo que ela ensina.
[00058] O circuito de avaliação de estado de operação 228 gera e emite uma saída de sinal de confiança 234 indicando uma precisão estimada do valor de sinal de estado de operação 232 para o circuito controlador 220. A magnitude da saída do sinal de confiança 234 indica a probabilidade que o valor de sinal de estado de operação 232 é correto (e.g. preciso).
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18/22 [00059] Adicionalmente, o circuito de avaliação de estado de operação 228 fornece um sinal de tempo 236 indicando o intervalo de tempo para alcançar o estado estável após um parâmetro de processamento de colheita na colheitadeira 100 ser alterado para o circuito controlador 220.
[00060] O circuito de avaliação de estado de operação 228 tem uma entrada de função de disparo 238 para especificar o nível requerido de confiança para o sinal de estado estável indicar um estado estável. O operador fornece a entrada de função de disparo 238 por manipulação do dispositivo de interface com o operador 154. A entrada de função de disparo 238 permite que o operador lance via o dispositivo de interface com o operador 154 se de acordo com sua opinião uma elevada confiança no estado estável é necessária (como pode ser o caso em condições de colheita difíceis como grão umedecido) ou não. Neste último caso, o processo de ajuste pode ser acelerado.
[00061] O circuito de avaliação de estado de operação 228 recebe adicionahnente um sinal de confiabilidade indicando uma confiabilidade do sinal de pelo menos um dos sensores 160, 162, 164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d a partir de um avaliador de função de ponderação 240 para priorizar saídas de circuitos classificadores difusos 230 em um processo de avaliação realizado pelo circuito de avaliação de estado de operação 228 de tal modo que medições provenientes de sensores de baixa precisão podem ser superadas. O avaliador de função de ponderação 240 pode assim indicar via o dispositivo de interface com o operador 154 que um sensor particular, como o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b (que requerem sensor regular) é considerado como menos preciso e assim sua relevância no de avaliação no circuito de avaliação de estado de operação 228 é reduzida.
[00062] O avaliador de função de ponderação 240 para priorizar saídas de circuitos classificadores difusos 230 no processo de avaliação do circuito
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19/22 de avaliação de estado de operação 228 usa os sinais provenientes dos respectivos sensores, em particular os sensores de resultado de processamento (que incluem o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b, o sensor de dano a grão 174, o sensor de estado de limpeza de tanque 178a, e o sensor de volume de resíduos 178d) e/ou os sensores de colheita (que incluem o sensor de fluxo de massa 178b, o sensor de umidade 178c, o sensor de umidade relativa 178e, o sensor de temperatura 178f, e o sensor de umidade do material 178g). A relevância de sensores com baixa precisão ou confiabilidade é assim automaticamente reduzida com base no sinal do sensor e preferivelmente uma comparação com sinais provenientes dos sensores. O avaliador de função de ponderação 240 aumenta a confiabilidade do circuito de avaliação de estado de operação ajustando automaticamente o impacto das contribuições individuais dos sensores mencionados sobre o resultado global analisando as propriedades de dados que chegam. Exemplos incluem (mas não são limitados a) faixas, taxas de variação, nível de ruído e condições ambientais que dão uma indicação a respeito da confiabilidade de entrada assumida. Isto pode ser uma simples decisão binária aceita/ignora ou um ajuste contínuo de um fator de ponderação para favorecer informação altamente confiável em relação àquelas que incluem um certo grau de imprecisão. Deste modo, lançamentos menos fidedignos ou potencialmente defeituosos podem ser ponderados apropriadamente (impacto reduzido ou mesmo ignorado) tanto temporariamente quanto permanentemente. Isto resulta em melhor desempenho do circuito de avaliação de estado de operação. Isto é útil desde que especialmente sensores de perda tendem a ter um desempenho que varia bem pesadamente dependendo das condições em que eles são usados.
[00063] O circuito controlador 220 assim recebe os sinais provenientes do avaliador de função de ponderação 240, do sensor de velocidade no solo 160, do sensor de velocidade do rotor 162, do sensor de velocidade do
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20/22 ventilador 164, do sensor de folga do côncavo 166, do sensor de abertura da grelha 168, e do sensor de abertura da peneira 170, dos sensores de colheita (que incluem o sensor de fluxo de massa 178b, o sensor de umidade 178c, o sensor de umidade relativa 178e, o sensor de temperatura 178f, e o sensor de umidade do material 178g) e dos sensores de colheita de resultado de processamento (que incluem o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b, o sensor de dano a grão 174, o sensor de estado de limpeza de tanque 178a, e o sensor de volume de resíduos 178d), como mencionado acima. O circuito controlador 220 usa estes sinais para gerar sinais de controle para os atuadores 202, 204, 206, 208, 210, 212 a fim de obter um resultado ótimo de processamento de colheita. Para detalhes da operação do circuito controlador 220, referência é feita à técnica anterior descrita em US 6.726.559 B2 e US 6.863.604 B2, que são incorporadas aqui por referência para tudo que elas ensinam. Em uma outra forma de realização possível, o circuito controlador 220 pode dar propostas para valores de ajuste de atuador para o operador via o dispositivo de interface com o operador 154, de tal modo que o operador pode ajustar os atuadores manuahnente.
[00064] Os sinais provenientes dos sensores de resultado de processamento (que incluem o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b, o sensor de dano a grão 174, o sensor de estado de limpeza de tanque 178a, e o sensor de volume de resíduos 178d) são importantes para obter sinais de realimentação para o circuito controlador 220 de tal modo este último pode fornecer sinais de ajuste de atuador para os atuadores 202, 204, 206, 208, 210, 212. Uma vez que um parâmetro de colheita variou, por exemplo, quando propriedades do solo sobre um campo variam, ou a colheitadeira 100 virou no promontório de um campo, ou um ou mais dos atuadores 202, 204, 206, 208, 210, 212 foi ou foram ajustado(s) pelo circuito controlador 220, leva algum tempo até que a operação de processamento de colheita na colheitadeira 100 chegou a um estado estável.
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Só após o estado estável foi alcançado, faz sentido procurar entre os sinais provenientes dos sensores de resultado de processamento (que incluem o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b, o sensor de dano a grão 174, o sensor de estado de limpeza de tanque 178a, e o sensor de volume de resíduos 178d), uma vez que eles não são representativos para a operação de processamento de colheita antes desse ponto no tempo.
[00065] O sistema para detectar um estado de operação estável da colheitadeira 100 compreende o circuito de lógica difusa 222 que serve para detectar o estado estável. Ele deriva esta informação dos sinais do avaliador de função de ponderação 240, do sensor de velocidade no solo 160, do sensor de velocidade do rotor 162, do sensor de velocidade do ventilador 164, do sensor de folga do côncavo 166, do sensor de abertura da grelha 168, e do sensor de abertura da peneira 170, dos sensores de colheita (que incluem o sensor de fluxo de massa 178b, o sensor de umidade 178c, o sensor de umidade relativa 178e, o sensor de temperatura 178f, e o sensor de umidade do material 178g) e dos sensores de colheita de resultado de processamento (que incluem o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b, o sensor de dano a grão 174, o sensor de estado de limpeza de tanque 178a, e o sensor de volume de resíduos 178d) e submete o valor de sinal de estado de operação 232 a um circuito controlador 220. Este último só usa sinais provenientes dos sensores de resultado de processamento (que incluem o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b, o sensor de dano a grão 174, o sensor de estado de limpeza de tanque 178a, e o sensor de volume de resíduos 178d) quando o valor de sinal de estado de operação 232 indica um estado estável. A saída de sinal de confiança 234 pode ser considerada pelo circuito controlador 220 para ponderar a relevância dos sensores de resultado de processamento (que incluem o sensor de perda de grão 172a, o sensor de perda de grão 172b, o sensor de dano a grão 174, o sensor de estado de limpeza de tanque 178a, e o sensor de volume de resíduos
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178d), comparada com outros lançamento inputs, como aqueles provenientes dos sensores de colheita (que incluem o sensor de fluxo de massa 178 b, o sensor de umidade 178c, o sensor de umidade relativa 178e, o sensor de temperatura 178f, e o sensor de umidade do material 178g. Adicionalmente, o sinal de tempo 236 pode ser usado pelo circuito controlador 220 para derivar propriedades da colheita como produtividade) que são usados para avaliar os sinais de atuador.
[00066] Como indicado na Fig.2 pela linha de realimentação opcional a partir do circuito controlador 220 até o avaliador de função de ponderação 240, o arranjo de controle 155 pode conter um mecanismo de realimentação que vai possibilitar que o avaliador de função de ponderação 240 (ou o circuito de avaliação de estado de operação 228) aprenda se uma decisão estava correta ou incorreta (dada a maior visão global da situação provida p.ex.. pela realimentação do operador via o dispositivo de interface com o operador 154 ou decisão automatizada fazendo no circuito controlador 220) e ajustar o futuro sinal de confiabilidades consequentemente.
[00067] Tendo descrito a forma de realização preferida, vai ficar evidente que várias modificações podem ser feitas sem sair do escopo da invenção como definida nas reivindicações anexas. Por exemplo, a entrada de função de disparo 238 para especificar o nível requerido de confiança para o sinal de estado estável indicar um estado estável pode ser fornecida pelo circuito controlador 220 com base em condições reais de colheita. Embora a colheitadeira 100 seja mostrada como uma combinada, o sistema descrito acima é também apropriado para uso com outras colheitadeiras assim como outros implementos tendo ajustes que interagem e são complexos para acomodar vários tipos de condições de operação que variam continuamente.

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Máquina colheitadeira (100) tendo um estado de operação, a máquina colheitadeira (100) compreendendo:
    uma armação principal (112);
    um conjunto debulhador e separador (124) suportado sobre a armação principal (112);
    uma câmara de alimentação (118) suportada sobre a armação principal (112);
    uma coletora (116) suportada sobre a câmara de alimentação (118); e um sistema para detectar o estado de operação da máquina colheitadeira (100), compreendendo:
    pelo menos dois sensores (160, 162, 164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d) configurados para detectar parâmetros que afetam um estado de operação da máquina colheitadeira (100);
    um circuito de avaliação de estado de operação (228) configurado para gerar um valor de sinal de estado de operação (232), em que o valor de sinal de estado de operação (232) indica um estado de operação da máquina colheitadeira (100), e em que o circuito de avaliação de estado de operação (228) é configurado para gerar o valor de sinal de estado de operação (232) com base em primeiros sinais provenientes dos pelo menos dois sensores (160, 162, 164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d); e caracterizada pelo fato de que compreende um avaliador de função de ponderação (240) configurado para receber segundos sinais provenientes dos pelo menos dois sensores (160, 162, 164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d) e configurado para gerar um sinal de confiabilidade indicando uma confiabilidade de pelo
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  2. 2/4 menos um dos primeiros sinais;
    em que o circuito de avaliação de estado de operação (228) é operável para receber o sinal de confiabilidade e, durante a avaliação do estado de operação da máquina colheitadeira (100), para ponderar os primeiros sinais com base no sinal de confiabilidade.
    2. Máquina colheitadeira (100) de acordo com a reivindicação
    1, caracterizada pelo fato de que os pelo menos dois sensores (160, 162, 164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d) compreendem um sensor de colheita (178b, 178c, 178e, 178f, 178g) configurado para detectar um parâmetro de colheita, e um sensor de resultado de processamento (172a, 172b, 174, 178a, 178d) configurado para detectar um parâmetro de resultado de processamento de um resultado de processamento de colheita na máquina colheitadeira (100).
  3. 3. Máquina colheitadeira (100) de acordo com a reivindicação
    2, caracterizada pelo fato de que sistema compreende adicionalmente um circuito de lógica difusa (222) configurado para receber sinais de entrada, os sinais de entrada compreendendo (i) um sinal proveniente do sensor de colheita indicando o parâmetro de colheita, (ii) um sinal proveniente do sensor de resultado de processamento indicando o parâmetro de resultado de processamento, (iii) um sinal indicando uma derivada no tempo do parâmetro de colheita, e (iv) um sinal indicando uma derivada no tempo do parâmetro de resultado de processamento;
    em que o circuito de lógica difusa (222) compreende adicionalmente um circuito classificador de faixa de parâmetro (224, 226) associado com cada sinal de entrada dos sinais de entrada, em que cada circuito classificador de faixa de parâmetro (224, 226) é configurado para fornecer uma saída contínua indicando uma probabilidade que a máquina (100) tenha alcançado um estado estável de processamento de colheita, e em que o circuito de avaliação de estado de operação (228) é
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    3/4 configurado para receber a saída contínua de cada circuito classificador de faixa de parâmetro (224, 226) e é configurado para gerar o valor de sinal de estado de operação (232) com base na saída contínua de cada circuito classificador de faixa de parâmetro (224, 226).
  4. 4. Máquina colheitadeira (100) de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente um circuito controlador (220), em que o valor de sinal de estado de operação (232) é configurado para ser comunicado ao circuito controlador (220) para pelo menos um dentre (i) controle automático de um atuador (202, 204, 206, 208, 210, 212) para ajustar um parâmetro de processamento de colheita da máquina colheitadeira (100), e (ii) controle automático de um dispositivo de interface com o operador (154) para indicar um valor de ajuste para o atuador (202, 204, 206, 208, 210, 212) para um operador da máquina, e adicionalmente em que o circuito controlador (220) é configurado para (i) receber o sinal indicando o parâmetro de colheita, (ii) receber o sinal indicando o parâmetro de resultado de processamento e (iii) avaliar o valor de ajuste com base no sinal indicando o parâmetro de colheita e o sinal indicando o parâmetro de resultado de processamento após o valor de sinal de estado de operação (232) indica que a máquina colheitadeira (100) alcançou um estado estável de processamento de colheita.
  5. 5. Máquina colheitadeira (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o avaliador de função de ponderação (240) é configurado para calcular o sinal de confiabilidade com base em pelo menos um dos primeiros sinais e com base em uma comparação do pelo menos um dos primeiros sinais com um sinal proveniente de pelo menos um sensor (160, 162, 164, 166, 168, 170, 178b, 178c, 178e, 178f, 178g, 172a, 172b, 174, 178a, 178d).
  6. 6. Máquina colheitadeira (100) de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o avaliador de função de ponderação (240) é
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    4/4 configurado para gerar o sinal de confiabilidade com base em pelo menos um de (i) uma faixa de pelo menos um dos primeiros sinais, (ii) uma taxa de variação de pelo menos um dos primeiros sinais, (iii) um nível de ruído de pelo menos um dos primeiros sinais e (iv) uma condição ambiental, em que a condição ambiental compreende pelo menos um dentre uma topologia de campo, um tipo de colheita, uma densidade da colheita e uma umidade da colheita.
  7. 7. Máquina colheitadeira (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o valor de sinal de estado de operação (232) indica se a máquina de trabalho (100) está em um estado de operação estável ou não.
  8. 8. Máquina colheitadeira (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada o circuito de avaliação de estado de operação (228) adicionalmente gera um sinal de confiança (234), em que o sinal de confiança (234) indica uma precisão estimada do valor de sinal de estado de operação (232).
  9. 9. Máquina colheitadeira (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o circuito de avaliação de estado de operação (228) adicionalmente fornece um sinal de tempo (236) em que o sinal de tempo (236) indica um intervalo de tempo para atingir o estado de operação após um parâmetro de processamento de colheita na máquina de trabalho (100) ter sido alterado.
  10. 10. Máquina colheitadeira (100) de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o circuito de avaliação de estado de operação (228) é responsivo a uma entrada de função de disparo (238) e adicionalmente em que a entrada de função de disparo (238) indica um nível mínimo de confiança que o circuito de avaliação de estado de operação (228) deve determinar antes que o circuito de avaliação de estado de operação (228) vá comandar o valor de sinal de estado de operação (232) para indicar que o estado de operação foi alcançado.
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