BR102020017295A2

BR102020017295A2 - método para medição de centro de gravidade e massa de plataforma de colheitadeira

Info

Publication number: BR102020017295A2
Application number: BR102020017295-6A
Authority: BR
Inventors: Jethro Martin; Brent E. Smith
Original assignee: Cnh Industrial America Llc
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2020-08-25
Publication date: 2021-03-02
Also published as: US11326973B2; US20210063265A1; EP3788860A1; EP3788860B1

Abstract

Trata-se de uma colheitadeira agrícola que apresenta um chassi, um membro intermediário conectado ao chassi, um primeiro atuador que conecta o chassi ao membro intermediário, um primeiro medidor configurado para medir uma primeira força gerada pelo primeiro atuador, uma plataforma conectada de modo móvel ao membro intermediário, um segundo atuador que conecta a plataforma ao membro intermediário, um segundo medidor configurado para medir uma segunda força gerada pelo segundo atuador, e uma unidade de processamento operativamente conectada ao primeiro medidor e ao segundo medidor e que compreende um processador e uma memória, sendo que a memória armazena instruções legíveis por computador que, quando executadas pelo processador, são configuradas para avaliar a primeira força e a segunda força para determinar uma posição de um centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi. Também é fornecido um método para a determinação da posição do centro de gravidade e peso da plataforma.

Description

MÉTODO PARA MEDIÇÃO DE CENTRO DE GRAVIDADE E MASSA DE PLATAFORMA DE COLHEITADEIRA

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[001] Colheitadeiras agrícolas tipicamente incluem uma plataforma presa de modo móvel ao chassi do veículo por um alojamento de alimentador. Durante a operação, a plataforma pode ser elevada ou rebaixada para compensar as variações no nível de solo, as propriedades da cultura particular que é colhida e várias outras condições de operação. A plataforma pode representar uma porção substancial do peso total da colheitadeira. Assim, a plataforma é muitas vezes modelada no sistema de controle de veículo—como, por exemplo, um sistema automático de controle de altura de plataforma—como um pêndulo suspenso na parte frontal da colheitadeira. O sistema automático de controle de altura de plataforma usa o modelo de plataforma para estabelecer propriedades de resposta dinâmicas esperadas e uma frequência de oscilação da plataforma para ajudar a controlar a posição da plataforma durante a operação.

[002] Em alguns casos, o modelo dinâmico da plataforma pode permanecer essencialmente fixo, como, por exemplo, quando uma plataforma é sempre usada na mesma configuração no mesmo veículo. No entanto, a plataforma pode ser modificada para diferentes usos, e diferentes plataformas (por exemplo, plataformas mais largas ou estreitas ou configuradas para diferentes tipos de cultura) podem muitas vezes ser montadas no mesmo veículo em momentos diferentes. Quando tais alterações forem feitas, ou quando for instalada uma nova plataforma em um veículo de colheitadeira, poderá ser usado um processo para estimar a massa de plataforma. Por exemplo, os atuadores de levantamento de plataforma podem ser ativados para elevar a plataforma acima do solo, e a pressão hidráulica resultante exigida para levantar a plataforma é medida. Essa pressão pode ser convertida em uma medição de força, e a força no atuador pode ser convertida em uma força vertical que representa o peso estimado da plataforma.

[003] Embora útil, esse processo é um tanto deficiente em virtude de a estimativa de peso exigir que se conheça ou assuma a posição do centro de gravidade da plataforma. Por exemplo, uma plataforma que exige uma força particular para se elevar do solo poderia ser uma plataforma relativamente leve que apresenta um centro de gravidade posicionado relativamente longe do alojamento de alimentador, ou uma plataforma relativamente pesada que apresenta um centro de gravidade posicionado relativamente perto do alojamento de alimentador.

[004] Os inventores determinaram que o estado da técnica ainda exige avanços adicionais, particularmente no que diz respeito a fornecer medições mais precisas da massa de plataforma e do centro de gravidade.

[005] Essa descrição dos antecedentes é fornecida para auxiliar com um entendimento das seguintes explicações de realizações exemplificativas, e não é uma admissão de que qualquer uma ou todas essas informações de antecedentes sejam necessariamente da técnica anterior.

DESCRICÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO

[006] Em um aspecto exemplificativo, é fornecido uma colheitadeira agrícola que apresenta um chassi configurado para movimento sobre uma superfície, um membro intermediário móvel conectado ao chassi e uma plataforma conectada de modo móvel ao membro intermediário. Um primeiro atuador conecta o chassi ao membro intermediário e é configurado para mover o membro intermediário em relação ao chassi. Um primeiro medidor é configurado para medir uma primeira força gerada pelo primeiro atuador. Um segundo atuador conecta a plataforma ao membro intermediário e é configurado para mover a plataforma em relação ao membro intermediário. Um segundo medidor é configurado para medir uma segunda força gerada pelo segundo atuador. Uma unidade de processamento é operativamente conectada ao primeiro medidor e ao segundo medidor e inclui um processador e uma memória. A memória armazena instruções legíveis por computador que, quando executadas pelo processador, são configuradas para avaliar a primeira força e a segunda força para determinar uma posição de um centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi.

[007] Em alguns aspectos, as instruções legíveis por computador, quando executadas pelo processador, são configuradas para avaliar a primeira força e a segunda força para determinar uma massa da plataforma.

[008] Em alguns aspectos, o primeiro atuador compreende um primeiro cilindro hidráulico e o primeiro medidor compreende um primeiro sensor de pressão configurado para medir uma primeira pressão de um primeiro volume de líquido no primeiro cilindro hidráulico, e o segundo atuador compreende um segundo cilindro hidráulico e o segundo medidor compreende um segundo sensor de pressão configurado para medir uma segunda pressão de um segundo volume de líquido no segundo cilindro hidráulico. As instruções legíveis por computador, quando executadas pelo processador, podem ser configuradas para determinar a primeira força como uma função da primeira pressão e para determinar a segunda força como uma função da segunda pressão.

[009] Em alguns aspectos, o processador é configurado para determinar a posição do centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi comparando a primeira força e a segunda força a uma pluralidade de relações geométricas conhecidas do membro intermediário e da plataforma. O membro intermediário pode ser conectado ao chassi em uma primeira conexão pivô, o primeiro atuador pode ser conectado ao membro intermediário em um primeiro ponto de conexão de atuador, a plataforma pode ser conectada ao membro intermediário em uma segunda conexão pivô, e o segundo atuador pode ser conectado à plataforma em um segundo ponto de conexão de atuador. As relações geométricas conhecidas podem incluir: uma primeira distância entre a primeira conexão pivô e a segunda conexão pivô, uma segunda distância entre a primeira conexão pivô e o primeiro ponto de conexão de atuador, e uma terceira distância entre a segunda conexão pivô e o segundo ponto de conexão de atuador.

[010] Em alguns aspectos, o processador é configurado para determinar a posição do centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi comparando a primeira força e a segunda força a uma tabela de consulta que compreende uma pluralidade de posições de centro de gravidade predeterminadas armazenadas como funções de valores respectivos da primeira força e da segunda força.

[011] Em alguns aspectos, o membro intermediário compreende um alojamento de alimentador.

[012] Em um outro aspecto exemplificativo, é fornecido um método para a determinação de um centro de gravidade de uma plataforma conectada de modo móvel a um chassi do veículo agrícola por um membro intermediário. O método inclui: medir uma primeira força exigida para manter o membro intermediário em uma primeira posição em relação ao chassi; medir uma segunda força exigida para manter a plataforma em uma segunda posição em relação ao membro intermediário; e comparar a primeira força e a segunda força a uma pluralidade de relações geométricas conhecidas do membro intermediário e da plataforma para determinar uma posição de um centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi.

[013] Em alguns aspectos, o método inclui comparar a primeira força e a segunda força à pluralidade de relações geométricas conhecidas do membro intermediário e da plataforma para determinar uma massa da plataforma. A primeira força pode ser uma força calculada a partir de uma pressão de um primeiro volume de líquido em um primeiro atuador configurado para mover o membro intermediário em relação ao chassi, e a segunda força pode ser uma força calculada a partir de uma pressão de um segundo volume de líquido em um segundo atuador configurado para mover a plataforma em relação ao membro intermediário. O membro intermediário pode ser conectado de modo pivotável ao chassi para rotacionar ao redor de uma primeira co- nexão pivô, a primeira força pode ser aplicada ao membro intermediário em um primeiro ponto, a plataforma pode ser conectada de modo pivotável ao membro intermediário para rotacionar ao redor de uma segunda conexão pivô, e a segunda força pode ser aplicada ao membro intermediário em um segundo ponto. As relações geométricas conhecidas podem incluir: uma primeira distância entre a primeira conexão pivô e a segunda conexão pivô, uma segunda distância entre a primeira conexão pivô e o primeiro ponto, e uma terceira distância entre a segunda conexão pivô e o segundo ponto. Comparar a primeira força e a segunda força à pluralidade de relações geométricas conhecidas do membro intermediário e da plataforma para determinar a posição do centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi pode incluir calcular ativamente a posição do centro de gravidade com base em uma ou mais equações predeterminadas. Comparar a primeira força e a segunda força à pluralidade de relações geométricas conhecidas do membro intermediário e da plataforma para determinar a posição do centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi compreende comparar a primeira força e a segunda força a uma tabela de consulta que compreende uma pluralidade de posições de centro de gravidade predeterminadas armazenadas como funções de valores respectivos da primeira força e da segunda força.

[014] Em alguns aspectos do método, o veículo agrícola compreende uma colheitadeira, e o membro intermediário compreende um alojamento de alimentador.

BREVE DESCRICÃO DAS FIGURAS

[015] As realizações das invenções serão agora descritas, estritamente a título de exemplo, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[016] A Figura 1 ilustra um exemplo de uma colheitadeira agrícola que apresenta uma plataforma.

[017] A Figura 2 é uma vista lateral esquemática do exemplo da Figura 1.

[018] A Figura 3 é uma vista lateral esquemática detalhada do exemplo da Figura 1.

[019] A Figura 4 é um diagrama de corpo livre que ilustra um método para a determinação do peso e da posição do centro de gravidade de uma plataforma.

[020] A Figura 5 ilustra esquematicamente uma unidade de controle exemplificativa para a determinação do peso e da posição do centro de gravidade de uma plataforma.

[021] A Figura 6 é um processo exemplificativo para a determinação do peso e da posição do centro de gravidade de uma plataforma.

[022] Nas Figuras, referências numéricas semelhantes se referem aos mesmos elementos ou a elementos semelhantes.

DESCRICÃO DETALHADA DAS FIGURAS

[023] As realizações exemplificativas da presente invenção fornecem métodos e um aparelho para a determinação da posição do centro de gravidade e/ou do peso de uma plataforma presa a uma colheitadeira agrícola ou a outro equipamento. Será observado que outras realizações podem ser usadas em outro tipo de máquina que apresenta uma disposição de peças semelhante, mediante a incorporação dos recursos apropriados das invenções no presente documento.

[024] As Figuras 1 e 2, ilustram um exemplo de uma colheitadeira agrícola 100. A colheitadeira 100 apresenta um chassi 102 que é suspenso para movimento sobre o solo por rodas 104 ou trilhos. Uma plataforma 106 é presa à colheitadeira 100 e configurada para receber o material de cultura e para transportar tal material para um sistema de debulha e separação 108 localizado dentro ou sobre o chassi 102. O sistema de debulha e separação 108 separa o grão do material de cultura restante (também conhecido como "material diferente de grão" ou "MoG") e um elevador de grão 110 transporta o grão para um funil de grão 112. O MoG é descarregado a partir da parte de trás da colheitadeira através de uma ou mais aberturas, que podem incluir um espalhador 114 para uma melhor distribuição do MoG pelo solo. Um descarregador 116, como, por exemplo, um conduíte móvel que apresenta uma broca ou uma correia de descarregador, pode ser fornecido para remover o grão do funil 112. A plataforma 106 é conectada de modo móvel ao chassi 102 por um membro intermediário, como, por exemplo, um alojamento de alimentador 118. A plataforma 106 pode compreender qualquer variedade de equipamento de processamento de cultura, como, por exemplo, carretéis de cultura (não mostrado), cortadores, divisores de cultura 112, brocas 120 ou correias para mover o material de cultura em direção ao alojamento de alimentador, ou semelhantes. O alojamento de alimentador 118 tipicamente inclui uma correia ou ripas acionadas por corrente ou pás para projetar os materiais de cultura de volta para o chassi 102. No uso, a colheitadeira 100 é acionada em uma direção para frente F com a plataforma 106 em proximidade do solo para processar o material de cultura na parte frontal da colheitadeira 100. Uma operação e construção dos componentes anteriores da colheitadeira 100 são bem conhecidos na técnica e não precisam ser descritos com maiores detalhes no presente documento.

[025] A Figura 3 mostra a conexão entre o chassi 102 e a plataforma 106 com mais detalhes. O alojamento de alimentador 118 é conectado de modo móvel ao chassi 102 em uma primeira conexão móvel, como, por exemplo, uma primeira conexão pivô 300, e a plataforma 106 é conectada de modo móvel ao alojamento de alimentador 118 em uma segunda conexão móvel, como, por exemplo, uma segunda conexão pivô 302. As conexões pivô 300, 302 podem compreender qualquer disposição adequada de conectores de pino pivô ou semelhantes. Alternativamente, uma ou ambas as conexões móveis podem ser fornecidas à forma de braços de articulação ou outros conectores que permitem pivotar, rotacionar, atravessar de modo paralelo, deslizar ou outro movimento relativo entre as peças.

[026] Um primeiro atuador 304 é fornecido para controlar o movimento (nesse caso, movimento de pivotação) do alojamento de alimentador 118 em relação ao chassi 102. O primeiro atuador 304 pode compreender, por exemplo, um cilindro de levantamento de alojamento de alimentador convencional ou semelhantes. Um segundo atuador 306 é fornecido para controlar o movimento (novamente, movimento de pivotação) da plataforma 106 em relação ao alojamento de alimentador 118. O segundo atuador 306 é fornecido para inclinar a plataforma 106 para frente e para trás em relação ao alojamento de alimentador 118, e pode ser fornecido ao longo com a segunda conexão pivô 302 como um conector de placa frontal entre a plataforma 106 e o alojamento de alimentador 118. Os eixos geométricos de rotação da primeira conexão pivô 300 e da segunda conexão pivô 302 são preferencialmente paralelos.

[027] Cada um dos primeiro e segundo atuadores 304, 306 pode compreender qualquer mecanismo adequado. Nesse exemplo, o primeiro atuador 304 e o segundo atuador 306 compreendem, cada um, um ou mais conjuntos de pistão hidráulicos de telescópico e de cilindro, que são operativamente conectados por meio de tubulações hidráulicas a uma fonte de fluido hidráulico pressurizado e válvulas apropriadas para fornecer o controle de movimento desejado. Será observado que o termo "atuador" se destina a abranger um único mecanismo ou vários mecanismos operados em conjunto para obter o controle de movimento desejado.

[028] Cada atuador 304, 306 apresenta um medidor associado para determinar a força que é gerada pelo atuador 304, 306. Nesse caso, um primeiro transdutor de pressão 308 é fornecido para medir a pressão de um primeiro volume de fluido hidráulico em um cilindro do primeiro atuador 304, e um segundo transdutor de pressão 310 é fornecido para medir a pressão de um segundo volume de fluido hidráulico em um cilindro do segundo atuador 306. Os transdutores de pressão 308, 310 fornecem, cada um, um respectivo sinal elétrico que é proporcional à quantidade de pressão dentro do respectivo cilindro. Os sinais elétricos são calibrados para indicar valores de pressão interna, e os valores de pressão interna podem ser convertidos em forças operacionais respectivas multiplicando a pressão pela área efetiva do pistão associado. Os valores de força podem ser alternativamente determinados com base em uma calibração entre os sinais de saída e valores de força determinados empiricamente, ou por outros métodos conhecidos na técnica.

[029] Os transdutores de pressão 308, 310 (ou outros medidores de força conforme possam ser usados) são operativamente conectados por meio de comunicação por fios ou comunicação sem fio a uma unidade de processamento 312. A unidade de processamento (um exemplo do qual é descrito com mais detalhes posteriormente no presente documento) é configurada para avaliar a saída dos transdutores de pressão 308, 310 para determinar o peso da plataforma 106, e uma posição do centro de gravidade da plataforma 106 em relação ao chassi 102.

[030] Um método para a determinação do peso e da posição do centro de gravidade é ilustrado na Figura 4, que é um diagrama de corpo livre da plataforma 106, do alojamento de alimentador 118 e do sistema de atuador. Para simplificar, o diagrama é ilustrado para resolver as forças e as distâncias em seus componentes horizontal e vertical. O eixo geométrico horizontal H e o eixo geométrico vertical V são ilustrados na Figura 3.

[031] Quando o alojamento de alimentador 118 é elevado para manter a plataforma 106 em uma posição estacionária acima do solo, as forças de rotação (isto é, momentos) ao redor da primeira conexão pivô 300 e da segunda conexão pivô 302 são equilibradas e iguais a zero. Uma primeira força de atuador FI gerada pelo primeiro atuador 304 atua no alojamento de alimentador 118 em uma localização entre a primeira conexão pivô 300 e a segunda conexão pivô 302. Na prática, o primeiro atuador 304 gera uma força de vetor orientada ao longo do eixo geométrico deslizante do primeiro atuador 304, porém a magnitude dessa força pode ser convertida em uma primeira força de atuador equivalente FI localizada em uma primeira distância equivalente LI da primeira conexão pivô 300 com base na configuração geométrica conhecida do alojamento de alimentador 118 e do primeiro atuador 304. Com as peças em equilíbrio, o momento sobre a primeira conexão pivô 300 gerada pela primeira força de atuador FI na primeira distância equivalente LI é igual e oposto ao momento gerado pelo peso Fg (isto é, força de gravidade de massa) da plataforma 106 na distância Lg do centro de gravidade 402 da plataforma da primeira conexão pivô 300. Assim, com as peças em equilíbrio, a seguinte relação matemática é satisfeita:
(Equação 1) F1*L1 = Fg*Lg

[032] Da mesma forma, uma segunda força de atuador F2 gerada pelo segundo atuador 306 atua entre a plataforma 106 e o alojamento de alimentador 118 para manter a plataforma 106 em uma posição fixa em relação ao alojamento de alimentador 118. Na prática, o segundo atuador 306 gera uma força de vetor orientada ao longo do eixo geométrico deslizante do segundo atuador 306, porém a magnitude dessa força pode ser convertida em uma segunda força de atuador equivalente F2 localizada em uma segunda distância equivalente L2 da segunda conexão pivô 302 com base na configuração geométrica conhecida da plataforma 106 e do segundo atuador 306. Com as peças em equilíbrio, o momento sobre a segunda conexão pivô 302 gerada pela segunda força de atuador F2 na segunda distância equivalente L2 é igual e oposto ao peso Fg da plataforma 106 em uma terceira distância L3 medida a partir da segunda conexão pivô ao centro de gravidade 402 da plataforma 106. Essa terceira distância L3 é igual à distância Lg a partir da primeira conexão pivô 300 ao centro de gravidade de plataforma 400, menos a distância horizontal Lf a partir da primeira conexão pivô 300 à segunda conexão pivô 302 (isto é, L3 = Lg-Lf). Assim, com as peças em equilíbrio, a seguinte relação matemática é satisfeita:
(Equação 2) F2*L2 = Fg*(Lg-Lf)

[033] Será observado a partir do que foi anteriormente mencionado que o sistema ilustrado na Figura 4 pode ser definido de acordo com duas equações, e, portanto, as duas equações podem ser usadas para resolver até dois valores desconhecidos. Nesse caso, os valores desconhecidos são a distância ao centro de gravidade de plataforma Lg, e o peso Fg da plataforma 106. As equações anteriores podem ser resolvidas para ambas as incógnitas, resultando nas seguintes equações:
(Equação 3) Fg = (F1*L1 - F2*L2)/Lf (Equação 4) Lg = (F1*L1)/Fg

[034] Será observado que algumas das variáveis, como, por exemplo, a distância horizontal Lf entre a primeira conexão 300 e a segunda conexão pivô 302, podem variar a depender da configuração geométrica das peças. Tais variações podem ser contabilizadas incluindo fatores de correção apropriadas, realizando a medição em posições geométricas predeterminadas, medindo o valor durante cada avaliação para determinar o centro de gravidade e a massa, e assim por diante.

[035] Também será observado que o método anterior fornece apenas a posição horizontal da distância de centro de gravidade de plataforma Lg. Espera-se que isso seja suficiente para a maioria ou todas as aplicações para determinar o modelo dinâmico e frequência de oscilação apropriados da plataforma 106. No entanto, também pode ser possível avaliar ou estimar a posição vertical do centro de gravidade tomando medições de força adicionais com as peças em diferentes orientações relativas. Por exemplo, o segundo atuador 306 pode ser operado para mover a plataforma 106 para múltiplas posições angulares em relação ao alojamento de alimentador 118 para fornecer uma indicação de quão longe o centro de gravidade se move no plano horizontal como uma função de tal rotação, que pode ser usada para avaliar ou estimar uma posição de vetor nas direções horizontal e vertical do centro de gravidade em relação à segunda conexão pivô 302.

[036] A realização anterior fornece posições de controle do alojamento de alimentador 118 e de plataforma 106 usando atuadores hidráulicos, e medição das pressões de cilindro, e, assim, as forças exercidas pelos atuadores, usando transdutores hidráulicos de pressão. No entanto, o primeiro e o segundo atuadores 304, 306 podem alternativamente compreender motores elétricos ou outros dispositivos adequados para mover as peças em relação um à outra, e os sensores de pressão 308, 310 podem ser substituídos por outros mecanismos para detectar força, como, por exemplo, medidores de tensão, balanças mecânicas, e semelhantes. Outras alternativas e variações serão evidentes para pessoas com habilidade comum na técnica em vista da presente revelação.

[037] A Figura 5 ilustra esquematicamente uma unidade de processamento 312 configurada para avaliar a posição do centro de gravidade e do peso de uma plataforma 106, porém será observado que essas funções não são necessariamente exigidas. Por exemplo, as realizações podem ser configuradas para calcular apenas a posição do centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi 102, ou apenas o peso da plataforma 106. A unidade de processamento 312 inclui geralmente qualquer disposição adequada de processadores e circuitos lógicos, hardware e código de programação eficaz para realizar e apresentar os cálculos desejados. Aqui, a unidade de processamento exemplificativa 312 compreende uma unidade de processamento central (CPU) 500, que é responsável por realizar cálculos e operações lógicas exigidas para executar um ou mais programas de computador ou operações. A CPU 500 é conectada por meio de um barramento de transmissão de dados 502 a sensores 504 (por exemplo, transdutores de pressão 308 e 310), a uma interface de usuário 506, e a uma memória 508. A interface de usuário 506 pode compreender qualquer porta de conexão adequada ou semelhantes para programação e personalização da operação da unidade de processamento 312. A unidade de processamento 312 também pode apresentar uma porta de comunicação 510 que é operativamente conectada (por fio ou sem fio) a outros sistemas de controle de colheitadeira, como, por exemplo, os atuadores 304, 306 para transmissão de sinais de controle para situar os atuadores 304, 306 na posição ou nas posições desejadas para coleta de dados a partir dos transdutores de pressão 308, 310. Um ou mais circuitos de conversão analógico em digital podem ser fornecidos para converter dados analógicos dos sensores 308, 310 em um sinal digital apropriado para processamento pela CPU 500, como conhecido na técnica.

[038] A CPU 500, o barramento de transmissão de dados 502 e a memória 508 podem compreender qualquer dispositivo de computação adequado, como, por exemplo, uma CPU INTEL ATOM E3826 1.46GHz Dual Core ou semelhantes, que são acoplados a um DDR.3L 1066/1333 MHz SO-DIMM Socket SDRAM que apresenta uma capacidade de memória de 4GB ou outra memória (por exemplo, disco compacto, disco digital, unidade de estado sólido, memória flash, cartão de memória, unidade USB, armazenamento em disco óptico, etc.). A seleção de um sistema de processamento e memória apropriados é uma questão de rotina e não precisa ser discutida em maiores detalhes no presente documento.

[039] A memória 508 armazena instruções legíveis por computador que são carregadas e executadas pela CPU 500 para obter dados de sensor a partir dos sensores 308, 310, e determinar a posição Lg do centro de gravidade da plataforma, e o peso Fg da plataforma 106. Tais instruções são armazenadas de modo não transitório em uma mídia legível por computador tangível, como, por exemplo, em uma mídia magnética, por exemplo, um disco rígido de computador, uma mídia óptica, por exemplo, um disco óptico, memória de estado sólido, por exemplo, memória flash, ou outras mídias de armazenamento conhecidas na técnica. As instruções podem existir em uma forma executável por computador, como, por exemplo, código de máquina, que é o grupo de instruções e dados diretamente executados por uma unidade de processamento central do computador ou por um controlador, uma forma compreensível pelo ser humano, como, por exemplo, código de fonte, que pode ser compilado a fim de ser executado por uma unidade de processamento central do computador ou por um controlador, ou uma forma intermediária, como, por exemplo, código de objeto, que é produzido por um compilador. As instruções também podem ser armazenadas ou acessíveis em uma forma compreensível pelo ser humano, por exemplo, um script, que pode ser executado instantaneamente com o auxílio de um intérprete executado por uma unidade de processamento central do computador ou por um controlador.

[040] Prevê-se que as instruções legíveis por computador possam ser configuradas para realizar o processo de determinação da posição Lg do centro de gravidade da plataforma e do peso Fg da plataforma usando qualquer uma da variedade de operações. É mostrado um exemplo na Figura 6. Aqui, o processo começa na etapa 600 por um usuário que ativa uma rotina de medição. Em seguida, na etapa 602, a unidade de processamento 312 opera os atuadores 304, 306 para situar o alojamento de alimentador 118 e a plataforma 106 em uma relação física predeterminada em relação ao chassi 102. Tais posições podem ser selecionadas para fornecer resultados consistentes sem exigir uma reavaliação detalhada das relações geométricas das peças durante o processo de medição. Por exemplo, as posições predeterminadas podem ser destinadas para retrair o atuador de placa frontal 306 a um ângulo particular (por exemplo, interrupção total contra o alojamento de alimentador 118), e elevar o alojamento de alimentador 118 até que a força no alojamento de alimentador atuador 306 exceda um valor limite predeterminado conhecido através de testes empíricos para indicar que a plataforma 106 é levantada do solo por completo. Tais posições também podem ser determinadas e alcançadas usando sensores de posição (por exemplo, potenciômetros ou semelhantes).

[041] Na etapa 604, a unidade de processamento 312 mede os valores detectados pelos transdutores de pressão 308, 310. Tais valores podem ser fornecidos, por exemplo, na forma de sinais de tensão brutos ou processados. Na etapa 606, a unidade de processamento 312 converte os dados de sensor em respectivos valores de força, como, por exemplo, aplicando uma relação conhecida entre a pressão de fluido dentro do cilindro respectivo e da saída de valor de tensão pelo sensor, e multiplicar o valor de pressão com a área efetiva do pistão para determinar a carga de força. Alternativamente, em outras realizações exemplificativas, a determinação de valores de força na etapa 606 pode ser feita comparando o sinal de sensor a uma tabela de consulta armazenada de valores de força pré-estabelecidos que correspondem à magnitude de sinal de saída de sensor, ou realizando outros processos lógicos. Na etapa 608, a unidade de processamento 312 converte os valores de força em valores de força e de distância equivalentes, e, na etapa 610, a unidade de processamento 312 aplica as equações acima (ou equações comparáveis) para calcular ativamente o peso Fg da plataforma 106, e a distância Lf na direção horizontal H do chassi 102 para o centro de gravidade da plataforma. Por fim, na etapa 612, a unidade de processamento 312 apresenta os valores calculados para um operador por meio de uma interface de usuário, como, por exemplo, uma tela de computador, visor digital ou semelhantes.

[042] O processo anterior pode ser modificado de várias maneiras. Por exemplo, a etapa 602 pode ser omitida e substituída pelo usuário que opera manualmente os atuadores para posições predeterminadas, ou o processo pode ser realizado sem levar em conta as posições dos atuadores na suposição de que os valores retornados serão suficientemente precisos, independentemente de como o alojamento de alimentador 118 e a plataforma 106 são orientados no momento da medição.

[043] Em uma outra realização, o processo pode ser simplificado omitindo as etapas de conversão e de cálculo (etapas 606 a 610), e substituindo-as por um procedimento no qual os valores de pressão de transdutor medidos são comparados a uma tabela de consulta armazenada na memória 508. A tabela de consulta armazenada pode incluir, por exemplo, valores predeterminados para a posição do centro de gravidade Lg e/ou peso da plataforma Fg como uma função dos valores da primeira força FI e da segunda força F2.

[044] Será observado a partir da presente revelação que a invenção fornece uma maneira nova e útil de medir a posição do centro de gravidade da plataforma e o peso da plataforma. Os sistemas e os processos descritos no presente documento podem ser usados para realizar determinações rápidas dessas propriedades ao modificar ou substituir uma plataforma, e tais informações podem ser usadas para ajustar o sistema de controle de plataforma para levar em conta as diferentes frequências de propriedades e de oscilação dinâmicas de cada plataforma individual que é presa à colheitadeira.

[045] As realizações anteriores fornecem exemplos de como as medições de força podem ser usadas para avaliar a posição do centro de gravidade da plataforma e do peso da plataforma. Tais medições de força são implementadas nos exemplos em combinação com uma plataforma 106 que se conectou ao chassi 102 por uma primeira conexão articulada na forma de um pivô entre o alojamento de alimentador 118 e o chassi 102, e uma segunda conexão articulada na forma de um pivô entre a plataforma 106 e o alojamento de alimentador 118. No entanto, será observado que as implementações e realizações podem usar conexões físicas alternativas entre as várias peças, medidores de medição de força alternativos, e mecanismos alternativos para controle das posições das peças. Outras alternativas e variações serão evidentes para pessoas com habilidade comum na técnica em vista da presente revelação.

[046] A presente revelação descreve vários recursos inventivos e/ou combinações de recursos que podem ser usados sozinhos ou em combinação uns com os outros ou em combinação com outras tecnologias. As realizações descritas no presente documento são todas exemplificativas, e não se destinam a limitar o escopo das reivindicações. Também será observado que as invenções descritas no presente documento podem ser modificadas e adaptadas de várias maneiras, e todas essas modificações e adaptações devem ser incluídas no escopo dessa revelação e nas reivindicações anexas.

Claims

Colheitadeira agrícola CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:
um chassi configurado para movimento sobre uma superfície; um membro intermediário móvel conectado ao chassi;
um primeiro atuador que conecta o chassi ao membro intermediário e configurado para mover o membro intermediário em relação ao chassi;
um primeiro medidor configurado para medir uma primeira força gerada pelo primeiro atuador; uma plataforma conectada de modo móvel ao membro intermediário;
um segundo atuador que conecta a plataforma ao membro intermediário e configurado para mover a plataforma em relação ao membro intermediário;
um segundo medidor configurado para medir uma segunda força gerada pelo segundo atuador; e
uma unidade de processamento operativamente conectada ao primeiro medidor e ao segundo medidor e que compreende um processador e uma memória, sendo que a memória armazena instruções legíveis por computador que, quando executadas pelo processador, são configuradas para avaliar a primeira força e a segunda força para determinar uma posição de um centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi.
Colheitadeira agrícola, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções legíveis por computador, quando executadas pelo processador, são configuradas para avaliar a primeira força e a segunda força para determinar uma massa da plataforma.
Colheitadeira agrícola, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que:
o primeiro atuador compreende um primeiro cilindro hidráulico e o primeiro medidor compreende um primeiro sensor de pressão configurado para medir uma primeira pressão de um primeiro volume de líquido no primeiro cilindro hidráulico; e
o segundo atuador compreende um segundo cilindro hidráulico e o segundo medidor compreende um segundo sensor de pressão configurado para medir uma segunda pressão de um segundo volume de líquido no segundo cilindro hidráulico.
Colheitadeira agrícola, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADA pelo fato de que as instruções legíveis por computador, quando executadas pelo processador, são configuradas para determinar a primeira força como uma função da primeira pressão, e para determinar a segunda força como uma função da segunda pressão.
Colheitadeira agrícola, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o processador é configurado para determinar a posição do centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi comparando a primeira força e a segunda força a uma pluralidade de relações geométricas conhecidas do membro intermediário e da plataforma.
Colheitadeira agrícola, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADA pelo fato de que:
o membro intermediário é conectado ao chassi em uma primeira conexão pivô;
o primeiro atuador é conectado ao membro intermediário em um primeiro ponto de conexão de atuador;
a plataforma é conectada ao membro intermediário em uma segunda conexão pivô; e
o segundo atuador é conectado à plataforma em um segundo ponto de conexão de atuador.
Colheitadeira agrícola, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADA pelo fato de que a pluralidade de relações geométricas conhecidas compreende:
uma primeira distância entre a primeira conexão pivô e a segunda conexão pivô,
uma segunda distância entre a primeira conexão pivô e o primeiro ponto de conexão de atuador, e
uma terceira distância entre a segunda conexão pivô e o segundo ponto de conexão de atuador.
Colheitadeira agrícola, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o processador é configurado para determinar a posição do centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi comparando a primeira força e a segunda força a uma tabela de consulta que compreende uma pluralidade de posições de centro de gravidade predeterminadas armazenadas como funções de valores respectivos da primeira força e da segunda força.
Colheitadeira agrícola, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o membro intermediário compreende um alojamento de alimentador.
Método para determinação de um centro de gravidade de uma plataforma conectada de modo móvel a um chassi do veículo agrícola por um membro intermediário, sendo que o método é CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:
medir uma primeira força exigida para manter o membro intermediário em uma primeira posição em relação ao chassi;
medir uma segunda força exigida para manter a plataforma em uma segunda posição em relação ao membro intermediário; e
comparar a primeira força e a segunda força a uma pluralidade de relações geométricas conhecidas do membro intermediário e da plataforma para determinar uma posição de um centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi.
Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente comparar a primeira força e a segunda força à pluralidade de relações geométricas conhecidas do membro intermediário e da plataforma para determinar uma massa da plataforma.
Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que:
a primeira força compreende uma força calculada a partir de uma pressão de um primeiro volume de líquido em um primeiro atuador configurado para mover o membro intermediário em relação ao chassi; e
a segunda força compreende uma força calculada a partir de uma pressão de um segundo volume de líquido em um segundo atuador configurado para mover a plataforma em relação ao membro intermediário.
Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que:
o membro intermediário é conectado de modo pivotável ao chassi para rotacionar ao redor de uma primeira conexão pivô;
a primeira força é aplicada ao membro intermediário em um primeiro ponto;
a plataforma é conectada de modo pivotável ao membro intermediário para rotacionar ao redor de uma segunda conexão pivô; e
a segunda força é aplicada ao membro intermediário em um segundo ponto.
Método, de acordo com a reivindicação 13, CARACTERIZADO pelo fato de que a pluralidade de relações geométricas conhecidas compreende:
uma primeira distância entre a primeira conexão pivô e a segunda conexão pivô,
uma segunda distância entre a primeira conexão pivô e o primeiro ponto, e
uma terceira distância entre a segunda conexão pivô e o segundo ponto.
Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que comparar a primeira força e a segunda força à pluralidade de relações geométricas conhecidas do membro intermediário e da plataforma para determinar a posição do centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi compreende calcular ativamente a posição do centro de gravidade com base em uma ou mais equações predeterminadas.
Método, de acordo com a reivindicação 14, CARACTERIZADO pelo fato de que comparar a primeira força e a segunda força à pluralidade de relações geométricas conhecidas do membro intermediário e da plataforma para determinar a posição do centro de gravidade da plataforma em relação ao chassi compreende comparar a primeira força e a segunda força a uma tabela de consulta que compreende uma pluralidade de posições de centro de gravidade predeterminadas armazenadas como funções de valores respectivos da primeira força e da segunda força.
Método, de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADO pelo fato de que o veículo agrícola compreende uma colheitadeira, e o membro intermediário compreende um alojamento de alimentador.