BR102018068365B1 - Método para controlar uma orientação angular de uma combinada agrícola - Google Patents

Abstract

MÉTODO PARA CONTROLAR UMA ORIENTAÇÃO ANGULAR DE UMA COMBINADA AGRÍCOLA Um método para controlar uma orientação angular de uma combinada agrícola tendo um chassi inclui: determinar um ângulo de inclinação do solo sobre o qual a combinada está se deslocando; determinar um ângulo de inclinação do chassi; receber um sinal de ângulo de um dispositivo de entrada de operador; combinar o ângulo de inclinação do solo e o sinal de ângulo do dispositivo de entrada de operador para calcular um ângulo desejado do chassi que é maior que a horizontal (0°) e menor que o ângulo de inclinação do solo.

Description

Campo da Invenção:

[001] Esta invenção se refere a combinadas agrícolas. Em particular se refere a mecanismo de debulhe, separação e limpeza para combinadas agrícolas. Mais particularmente, refere a mecanismos de inclinação e nivelamento.

Fundamentos da invenção:

[002] Colheitadeiras agrícolas, tais como combinadas, se deslocam através de campos de cultivo agrícola colhendo o cultivo.

[003] O mecanismo de debulhe, limpeza e separação dentro da combinada agrícola tipicamente inclui um rotor disposto dentro de uma grade de côncavo. Material de cultivo cortado é alimentado entre o rotor giratório e a grade estacionária para debulhar e separar o cultivo.

[004] O grão cai através de furos na grade e sobre uma peneira e/ou crivo superior em uma sapata de limpeza. Peneiras e crivos superiores são geralmente folhas planas com furos nos mesmos, através dos quais ar é soprado. O ar eleva o resíduo e o transporta para longe para a extremidade da combinada. O grão, sendo mais pesado, cai através dos furos nas peneiras e crivos superiores e é recolhido no fundo da sapata de limpeza para ser transportado para a parte superior da combinada e depositado em um tanque de grão ou reservatório de grão.

[005] Peneiras e crivos superiores funcionam de melhor maneira se o grão for uniformemente distribuído através de sua largura. Quando a combinada se desloca sobre o lado de uma colina e o corpo da combinada se inclina, o grão tende a se acumular em um lado da peneira/crivo superior e a eficiência de limpeza é reduzida. Por esta razão, as combinadas são providas com mecanismos de nivelamento para nivelar a peneira dentro da combinada propriamente dita, ou para nivelar a combinada inteira pelo ajuste da altura relativa das rodas da combinada. Para nivelar a combinada inteira, mecanismos de nivelamento são providos, que elevam ou abaixam as rodas de acionamento dianteiras, inclinando assim o corpo da combinada em uma direção lado a lado até as peneiras ficarem horizontais. Essas combinadas são comumente chamadas “combinadas de lado de colina”.

[006] Este sistema de combinada inteira de inclinação do corpo da combinada com relação ao solo causa problemas para os mecanismos de espalhamento de resíduos de cultivo. A maioria das combinadas tem mecanismos de espalhamento de resíduos de cultivo com ventoinhas, palhetas e outros dispositivos de direção ajustáveis. Esses mecanismos são fixados na parte traseira da combinada e espalham o resíduo de cultivo lado a lado por atrás da combinada propriamente dita. A finalidade dos mecanismos de espalhamento de resíduos é de redistribuir o resíduo de cultivo uniformemente sobre o solo onde ele pode ser fragmentado e retornado para o solo como nutrientes.

[007] Desde que o corpo da combinada esteja paralelo à superfície do solo (tal como quando se deslocando em um solo plano), o resgate pode ser uniformemente distribuído. Quando a combinada não é paralela à superfície do solo (tal como quando se deslocando no lado da colina com o corpo da combinada inclinado) a distribuição de resíduo é irregular. Ao invés de lançar o resíduo uniformemente para ambos os lados da combinada, os mecanismos de espalhamento de resíduos de cultivo lançam o resíduo de colheita para o solo no lado de subida da colina da combinada, e lançam o resíduo de cultivo para longe do lado de descida da colina, no lado de descida da colina da combinada. Novamente, isso é devido ao fato de que o corpo da combinada foi nivelado enquanto está se deslocando sobre o lado de uma colina.

[008] O que é necessário é um método para permitir que a combinada se desloque fora de nível ao lado da colina a fim de prover melhor distribuição de resíduos de cultivo, não comprometendo muito a operação da sapata de limpeza.

[009] Um objetivo desta invenção é o de prover um tal método.

Sumário da Invenção:

[0010] De acordo com um primeiro aspecto da invenção, um método para controlar uma orientação angular lado a lado de uma combinada agrícola tendo um chassi compreende as etapas de: determinar de forma eletrônica um ângulo de inclinação do solo sobre o qual a combinada está se deslocando; determinar de forma eletrônica um ângulo de inclinação do chassi; receber de forma eletrônica um sinal de ângulo de um dispositivo de entrada de operador; e combinar de forma eletrônica o ângulo de inclinação do solo e o sinal de ângulo do dispositivo de entrada de operador para calcular um ângulo desejado do chassi que é maior que a horizontal (0°) e menor que o ângulo de inclinação do solo.

[0011] A combinada pode compreender duas rodas de acionamento dianteiras acopladas ao chassi e pelo menos um atuador acoplado a pelo menos uma das duas rodas de acionamento dianteiras, em que o pelo menos um atuador ajusta uma posição da pelo menos uma das rodas de acionamento dianteiras com relação ao chassi, e o método pode compreender a etapa de: acionar de forma eletrônica o pelo menos um atuador para reposicionar o chassi para o ângulo desejado.

[0012] O ângulo de inclinação do solo sobre o qual a combinada está se deslocando pode ser um ângulo de inclinação do solo em uma direção perpendicular a uma direção de deslocamento da combinada através do campo colhendo cultivos.

[0013] O ângulo de inclinação do chassi pode ser um ângulo de inclinação do chassi com relação à horizontal em uma direção perpendicular à direção de deslocamento da combinada através do campo colhendo cultivos. Breve Descrição dos Desenhos:

[0014] A figura 1 é uma vista dianteira de uma combinada agrícola e sistema de controle de nível.

[0015] A figura 2 é um fluxograma de um segundo modo de operação do sistema de controle de nível da figura 1.

[0016] A figura 3A ilustra um exemplo de uma combinada tradicional operando sobre o lado de uma colina.

[0017] A figura 3B ilustra um exemplo de uma combinada de lado de colina operando sobre o lado de uma colina.

[0018] A figura 3C ilustra um exemplo de uma combinada de lado de colina operando no lado da colina de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas

[0019] Na figura 1, uma colheitadeira agrícola 100 inclui um chassi 102 no qual um rotor de debulhe e separação 104 está posicionado. O rotor 104 está posicionado dentro de uma gaiola 106 que mantém o material de cultivo cortado contra a superfície do rotor 104, quando o rotor 104 gira.

[0020] A gaiola 106 inclui uma grade de côncavo 108 que se estende em torno da porção inferior do rotor 104. Quando o material de cultivo cortado é debulhado e separado entre o rotor 104 e a gaiola 106, grão cai através de aberturas na grade de côncavo 108. Este grão se acumula em uma sapata de limpeza 110, que compreende uma peneira e um crivo superior 112, 114.

[0021] A colheitadeira agrícola 100 é suportada em uma suspensão dianteira 116 e uma suspensão traseira. A suspensão traseira tem duas rodas posicionadas nas extremidades opostas de um eixo de pivotamento. A suspensão dianteira 116 tem um eixo de pivotamento 122 no qual uma grande roda de acionamento esquerda 118 e uma grande roda de acionamento direita 120 são montadas em extremidades opostas.

[0022] O eixo de pivotamento 122 é acoplado de forma pivotável ao chassi 102 da combinada em uma junta de pivô 124. A junta de pivô 124 permite que o eixo de pivotamento pivote livremente em torno de um eixo geométrico que se estende da frente para trás. Dois atuadores incluem um atuador lateral esquerdo 126 e um atuador lateral direito 127 que estão acoplados entre o eixo de pivotamento 122 e o chassi 102 da combinada.

[0023] O atuador lateral esquerdo 126 e o atuador lateral direito 127 são cilindros hidráulicos que são conectados a uma válvula 130. A válvula 130 é suprida com fluido hidráulico sob pressão a partir de uma fonte de fluido hidráulico 132. A válvula 130 aplica de forma seletiva este fluido hidráulico sob pressão aos dois atuadores 126, 127 a fim de pivotar o eixo de pivotamento 122 em torno do eixo geométrico que se estende da frente para trás, causando com que um atuador se estenda quando o outro atuador se retrai, e vice-versa. A válvula 130 é acoplada a um reservatório ou tanque hidráulico 134 que recebe fluido hidráulico descarregado dos dois atuadores 126, 127 neste processo de pivotamento.

[0024] A válvula 130 é acoplada a, e é acionada por, uma ECU 136. A ECU 136 sinaliza a válvula para indicar qual atuador deve ser esvaziado, e qual atuador deve ser preenchido a fim de pivotar o chassi 102 em uma direção apropriada com relação às rodas de acionamento.

[0025] Um dispositivo de entrada de operador 138 é acoplado à ECU 136 a fim de controlar a operação da ECU 136. Este dispositivo de entrada de operador 136 pode ser uma alavanca, botão, seletor de disco, tela sensível ao toque, sistema de reconhecimento de voz ou outro dispositivo de entrada similar para alimentar comandos de operador.

[0026] Um primeiro sensor de inclinação 140 é montado ao chassi de combinada 102 para indicar o ângulo lado a lado do chassi 102 com relação ao solo. O sensor de inclinação 140 transmite um sinal para a ECU 136 indicando a orientação lado a lado do chassi 102 com relação ao solo.

[0027] Um segundo sensor de inclinação 142 é montado ao eixo de pivotamento 122 para indicar o ângulo lado a lado do eixo dianteiro 122 com relação ao solo. O sensor de inclinação 142 transmite um sinal para a ECU 136 indicando uma orientação lateral do eixo 122 com relação ao solo.

[0028] Em um primeiro modo de operação, o operador pode sinalizar a ECU 136 para controlar o ângulo de inclinação do chassi de combinada com relação ao solo. Neste modo de operação, a ECU é programada para explorar de forma repetitiva o primeiro sensor de inclinação 140, e determinar do primeiro sinal de sensor de inclinação se e em que grau o chassi 102 (isto é, o corpo da combinada) está pivotado com relação ao solo em torno do eixo geométrico que se estende longitudinalmente. A ECU 136 monitora se a combinada está nivelada, está inclinada para a esquerda, ou está inclinada para a direita, e por quanto a combinada está inclinada.

[0029] No primeiro modo de operação, a ECU 136 controla a válvula 130, que controla os atuadores 126, 127 para manter o chassi 102 nivelado. Quando a combinada se desloca ao longo do lado de uma colina, por exemplo, e uma roda se eleva porque está rodando sobre solo que é mais alto no lado da colina, a ECU 136 inclinará o chassi 102 com relação às duas rodas de acionamento para manter o chassi 102 nivelado enquanto as rodas estão em diferentes alturas rodando através de diferente terreno não uniforme. Este primeiro modo de operação mantém a peneira e crivo superior, nivelados e na horizontal (em uma direção lado a lado), e espalha assim o grão sujo caindo a partir da grade 108 o mais uniformemente através da largura da peneira e crivo superior.

[0030] Como explicado acima, este modo de operação pode causar com que resíduo de cultivo seja espalhado pelo mecanismo de espalhamento de resíduo de cultivo seja espalhado não uniformemente - espalhamento de resíduo mais distante no lado de subida da colina da combinada que no lado de descida da colina da combinada.

[0031] Resíduo de cultivo espalhado no lado de subida da colina da combinada irá se deslocar apenas por uma pequena distância. Resíduo de cultivo espalhado no lado de descida da colina da combinada irá se deslocar por uma maior distância. Assim, o cultivo não será espalhado uniformemente para cada lado atrás da combinada. Este espalhamento desuniforme de cultivo é indesejável. É preferido que o cultivo seja espalhado uniformemente e igualmente para ambos os lados da combinada.

[0032] Por esta razão, a ECU 136 é programada para prover um segundo modo de operação que reduz este efeito por limitação da quantia de nivelamento automático que a ECU 136 realizaria de outra maneira em seu primeiro modo de operação.

[0033] No segundo modo de operação, em lugar de pivotar o chassi 102 até ele estar completamente nivelado, a ECU 136 pivota de forma deliberada o chassi 102 até estar próximo ao nivelamento, mas não completamente nivelado. A ECU 136 pivota o chassi 102 até estar disposto em um ângulo entre a horizontal (isto é, 0°) e a inclinação da colina sobre a qual a combinada está realizando a colheita (isto é, 15°). No exemplo da figura 3C, este ângulo intermediário é 11°.

[0034] O efeito disto é o de elevar o lado da subida da colina do chassi 102 ligeiramente mais alto do que estaria no primeiro modo de operação (no qual o chassi 102 é movido para a horizontal, orientação de nível) e mais baixo do lado de descida de colina do chassi 102 ligeiramente mais baixo do que estaria no primeiro modo de operação, e assim espalhando o resíduo de forma mais uniforme através da parte traseira da combinada, enquanto permite que a peneira e crivo superior operem em um ângulo ligeiramente mais ineficiente. Com efeito, a ECU 136 é programada para comprometer o nivelamento (isto é, o desempenho) da peneira e crivo superior um pouco, a fim de melhorar o desempenho do mecanismo de espalhamento de resíduo de cultivo.

[0035] O efeito desta inclinação intermediária no segundo modo de operação está mostrado na figura 3C.

[0036] No exemplo da figura 3A, o chassi de uma combinada regular (uma com um eixo fixo e nenhuma capacidade de se inclinar lado a lado), é inclinado 15° quando ela se desloca sobre o lado de uma colina que tem uma inclinação de 15°. Como um resultado, o grão se acumulando nas peneiras e crivos superiores da sapata de limpeza 110 é amontoado em um lado. A peneira opera de forma extremamente deficiente. Este amontoado é a razão pela qual combinadas do tipo no lado da colina foram inventadas: para nivelar a sapata de limpeza da combinada em uma direção lado a lado e melhorar o desempenho de peneira quando estão se deslocando sobre o lado de uma colina. Note, todavia, que o resíduo 144, 146 lançado para fora da combinada é uniformemente distribuído em ambos os lados da combinada.

[0037] A figura 3B ilustra uma típica combinada do tipo no lado da colina (isto é, a combinada na qual a altura relativa das rodas de acionamento dianteiras 118, 120 pode ser ajustada em relação ao chassi 102). Neste arranjo, a combinada sensoreia se o chassi 102 está nivelado, e ajusta os atuadores para inclinar o chassi 102 e torná-lo nivelado e horizontal. Na figura 3B, a inclinação da colina é 15°, mas o sistema de controle corrigiu o ângulo de inclinação do chassi 102 para ser 0°: perfeitamente nivelado. A combinada típica do tipo no lado da colina inclina o chassi com relação ao solo 15°, um ângulo igual ao ângulo de inclinação do solo sobre o qual a combinada está se deslocando. Na figura 3B, a sapata de limpeza 110 opera muito bem, uma vez que o grão é uniformemente distribuído através da largura das peneiras e crivos superiores da sapata de limpeza 110. Todavia, o resíduo lançado da parte traseira da combinada é espalhado muito uniformemente. O resíduo 146 lançado colina abaixo se desloca para muito mais longe do que o resíduo 144 lançado colina acima.

[0038] A figura 3C ilustra um exemplo da operação da combinada de acordo com o segundo modo de operação. Na figura 3C, o chassi 102 não está no mesmo ângulo que o solo (figura 3A), nem está na horizontal (figura 3B). Ele está em um ângulo entre a inclinação do solo (15°) e nivelado e horizontal (0°). Este ângulo de exemplo é de 11° na figura 3C.

[0039] Na figura 3C, grão na sapata de limpeza 110 não está nivelado como ele está na figura 3B, que é o mais preferido. Por outro lado, o grão na sapata de limpeza 110 não é empilhado em um lado como na figura 3A, que é menos preferido. De forma similar à figura 3C, a distribuição de resíduo 144, 146 não é uniformemente distribuída lado a lado como é na figura 3A, que é o mais preferido. Por outro lado, a distribuição de resíduo não é extremamente em um lado, como é na figura 3B, que é menos preferido.

[0040] O segundo modo de operação (figura 3C), permite que o operador troque o desempenho da sapata de limpeza 110 da combinada por seu desempenho de distribuição de resíduo. Ele faz isto inclinando o chassi 102 da combinada para um ângulo selecionável pelo operador entre a horizontal (0°) e um ângulo de inclinação do lado da colina (indicado pelo sensor de inclinação 142).

[0041] A figura 2 ilustra uma maneira na qual este segundo modo de operação é implementado pela ECU 136.

[0042] Na etapa 200, o processo inicia.

[0043] Na etapa 202, a ECU 136 lê o primeiro sensor de inclinação 140 e determina o ângulo do chassi 102.

[0044] Na etapa 204, a ECU 136 lê o segundo sensor de inclinação 142 e determina a inclinação do lado da colina em que a combinada está realizando a colheita.

[0045] Na etapa 206, a ECU 136 lê o sinal do dispositivo de entrada de operador 138 para determinar um ângulo de desvio de inclinação, desejado pelo operador.

[0046] Na etapa 208, a ECU 136 determina o ângulo desejado do chassi 102. Este ângulo desejado do chassi é igual ao ângulo de inclinação da colina (indicado pelo segundo sensor de inclinação 142) menos o ângulo de desvio de inclinação (indicado pelo dispositivo de entrada de operador 138).

[0047] Na etapa 210, a ECU 136 transmite um sinal para a válvula 132 ajustar os atuadores 126, 127. O sinal que a ECU 136 aplica à válvula 132 é calculado pela ECU 136 para acionar o chassi 102 para o ângulo desejado. Isto pode ser implementado pelo enlace de controle de realimentação implementado pela ECU 136, tal como um enlace de controle PID. Neste enlace de controle PID, o sinal de erro de entrada pode ser a diferença entre o ângulo atual do chassi 102 (indicado pelo sensor de inclinação 140), e o ângulo desejado do chassi 102 (o valor calculado na etapa 208).

[0048] Enquanto a combinada está se deslocando através do campo colhendo cultivos, o ângulo de inclinação do solo (indicado pelo sensor de inclinação 142) irá se alterar de forma contínua. O ângulo do chassi 102 com relação ao solo (indicado pelo sensor de inclinação 140) irá também alterar. Da mesma maneira, o operador pode, a qualquer tempo, ajustar o dispositivo de entrada de operador 138 para selecionar um novo ângulo de desvio de inclinação. Uma vez que essas três entradas podem se alterar de forma contínua, as etapas mostradas na figura 2 são automaticamente e periodicamente repetidas para ajustar a posição dos atuadores 126, 127. As etapas são preferivelmente repetidas a um intervalo regular. O intervalo regular é preferivelmente pelo menos uma vez a cada segundo. O intervalo regular é mais preferivelmente pelo menos uma vez a cada 250 ms. O intervalo regular é ainda mais preferivelmente pelo menos uma vez a cada 50 ms. O intervalo regular é adicionalmente mais preferivelmente pelo menos uma vez a cada 10 ms.

[0049] A ECU 136 pode ser um único microcontrolador digital (com RAM e ROM associadas) que é programado para prover os modos de operação descritos aqui. Alternativamente, a ECU 136 pode ser vários microcontroladores digitais conectados sobre uma rede em série ou em paralelo, cada um provendo uma porção das funções descritas aqui.

[0050] Os atuadores 126, 127 podem ser atuadores hidráulicos, pneumáticos ou elétricos. Eles podem ser atuadores rotativos ou atuadores lineares. Eles podem ser conectados diretamente ao chassi 102 e ao eixo de pivotamento 122, como mostrado. Alternativamente, eles podem ser conectados a conexões mecânicas que são propriamente conectadas ao chassi 102 e ao eixo de pivotamento 122.

[0051] Um eixo de pivotamento 122 é ilustrado, ao qual ambas as rodas de acionamento 118, 120 são conectadas. Alternativamente, cada roda pode ser acoplada de forma independente ao chassi 102, e cada roda de acionamento pode ser provida com seu próprio atuador independente para controlar de forma independente a altura de cada roda com relação ao chassi 102. Por exemplo, cada roda de acionamento pode ser suportada em uma ou mais conexões que pivotam de forma independente com relação ao chassi 102.

[0052] Dois atuadores 126, 127 são descritos e ilustrados aqui para ajustar a posição do eixo de pivotamento 122. Alternativamente, um único atuador 126 ou 127 poderia ser usado.

[0053] As reivindicações abaixo definem a invenção. A descrição e figuras acima são providas para permitir que uma pessoa versada na técnica realize e use a invenção. Outras maneiras de realizar e usar a invenção serão aparentes para aqueles especializados na técnica.

Claims (1)

1. Método para controlar uma orientação angular de uma combinada agrícola (100) tendo um chassi (102), duas rodas de acionamento dianteiras (118, 120) acopladas ao chassi (102), pelo menos um atuador (126, 127) acoplado a pelo menos uma das duas rodas de acionamento dianteiras (118, 120) e um espalhador de resíduos para espalhar resíduos de colheita (144, 146) na parte traseira da combinada (100), em que o pelo menos um atuador (126, 127) ajusta uma posição da pelo menos uma das rodas de acionamento dianteiras (118, 120) com relação ao chassi (102), e o método compreendendo, em um modo de operação de um sistema de controle de nível, as etapas de: determinar de forma eletrônica um ângulo de inclinação do solo sobre o qual a combinada (100) está se deslocando; determinar de forma eletrônica um ângulo de inclinação do chassi (102); receber de forma eletrônica um sinal de ângulo; combinar de forma eletrônica o ângulo de inclinação do solo e o sinal de ângulo para calcular um ângulo desejado do chassi (102) que é maior do que a horizontal (0°) e menor do que o ângulo de inclinação do solo, e acionar de forma eletrônica o pelo menos um atuador (126, 127) para reposicionar o chassi (102) para o ângulo desejado; caracterizado pelo fato de que o ângulo de inclinação do solo sobre o qual a combinada (100) está se deslocando é um ângulo de inclinação do solo em uma direção perpendicular a uma direção de deslocamento da combinada (100) através do campo colhendo cultivos, em que o ângulo de inclinação do chassi (102) é um ângulo de inclinação do chassi (102) com relação à horizontal em uma direção perpendicular à direção de deslocamento da combinada (100) através do campo colhendo cultivos e em que o sinal de ângulo é um ângulo de inclinação de deslocamento desejado pela entrada do operador por meio de um dispositivo de entrada de operador (138).