BR102020019772A2

BR102020019772A2 - Sistema de medição de massa e constituinte de grão por radiofrequência utilizado internamente em uma colheitadeira combinada

Info

Publication number: BR102020019772A2
Application number: BR102020019772-0A
Authority: BR
Inventors: Wentao YU; Volker Fuchs; Gurmukh Advani; Noel W. Anderson
Original assignee: Deere & Company
Priority date: 2019-10-14
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2021-04-27
Also published as: US20210105941A1; US11696529B2; DE102020124656A1; CN112715136A

Abstract

sistema de medição de massa e constituinte de grão por radiofrequência utilizado internamente em uma colheitadeira combinada. um sistema de medição de massa e constituinte de grão por radiofrequência (rf) (12) utilizado internamente em uma colheitadeira combinada (10) inclui um subsistema de sensor rf (88) para capturar leituras de sensor rf de um grão colhido em uma área da colheitadeira combinada (10). uma memória (70) armazena uma base de dados de características rf (72), que contém dados de teste de características rf coletados para amostras de grãos testadas em uma ou mais faixas de frequência testadas. um controlador (16), operacionalmente acoplado ao subsistema de sensor rf (88) e à memória (70), é configurado para: (i) receber (104) as leituras de sensor rf do subsistema de sensor rf (88); (ii) determinar (108) massa de grão e um teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, em uma comparação analítica entre as leituras de sensor rf e os dados de teste de características rf; e (iii) realizar (110) pelo menos uma ação em resposta à determinação da massa de grão e do teor do primeiro constituinte do grão colhido.

Description

SISTEMA DE MEDIÇÃO DE MASSA E CONSTITUINTE DE GRÃO POR RADIOFREQUÊNCIA UTILIZADO INTERNAMENTE EM UMA COLHEITADEIRA COMBINADA

CAMPO DA DESCRIÇÃO

[001] Esta descrição se refere a sistemas de medição baseados em radiofrequência para estimar massa e composição de grão (por exemplo, porcentagens de teor de constituinte) de grãos processados por colheitadeiras combinadas.

FUNDAMENTOS DA DESCRIÇÃO

[002] Colheitadeiras combinadas (também referidas como “combinadas agrícolas”) melhoraram bastante a eficiência com a qual milho, canola, soja, trigo, aveias, girassóis, e outras culturas são colhidas, debulhadas, limpas e coletadas para distribuição aos consumidores. No geral, colheitadeiras combinadas são máquinas automotrizes relativamente complexas capazes de colher grandes fileiras de plantas de cultura à medida que a colheitadeira desloca em um campo de cultura, ainda separando grão de material sem ser grão (MOG) dentro da colheitadeira. Após limpeza, o grão colhido é entregue em um tanque de armazenamento de grão, tipicamente por transferência através de um elevador de grão limpo. À medida que as colheitadeiras combinadas ficaram cada vez mais avançadas, subsistemas de sensor são atualmente integrados em colheitadeiras para medir a massa de grão e teor de umidade de grãos colhidos. A avaliação do teor de umidade, em particular, melhora a precisão com a qual a massa de grão é medida, o que, por sua vez, melhora a precisão de cálculos de vazão de massa de grão e produtividade de grão. Tais medições relacionadas a grão podem ser armazenadas em memória e apresentadas em um dispositivo de exibição localizado na cabina de operador da colheitadeira combinada para referência por um operador. Adicionalmente, ou alternativamente, ajustes em tempo de operação nos componentes acionados podem ser implementados em resposta a mudanças na massa de grão, teor de umidade, ou outros parâmetros relacionados para otimizar melhor o desempenho da colheitadeira combinada.

SUMÁRIO DA DESCRIÇÃO

[003] Sistemas de medição de massa e constituinte de grão por radiofrequência (RF) utilizados internamente em colheitadeiras combinadas são providos. Em várias modalidades, o sistema de medição de grão e constituinte de massas por RF inclui um subsistema de sensor RF configurado para capturar leituras de sensor RF de um grão colhido em uma área da colheitadeira combinada contendo o grão atualmente colhido. Uma memória armazena uma base de dados de características RF, que contém dados de teste de características RF observadas para amostras de grãos testadas em uma ou mais faixas de frequência testadas. Um controlador é operacionalmente acoplado ao subsistema de sensor RF e à memória. O controlador é configurado para: (i) receber as leituras de sensor RF do subsistema de sensor RF; (ii) determinar massa de grão e o teor de um primeiro constituinte do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, nas leituras de sensor RF comparadas aos dados de teste de características RF; e (iii) realizar pelo menos uma ação, incluindo exibir ou armazenar valores associados, ou ajustar um componente da colheitadeira combinada, em resposta à determinação da massa de grão e do teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido.

[004] Em modalidades adicionais, o sistema de medição de grão e constituinte de massas por RF inclui um subsistema de sensor RF, uma memória que armazena uma base de dados de características RF, e um controlador operacionalmente acoplado ao subsistema de sensor RF e à memória. O subsistema de sensor RF inclui, por sua vez, primeiro e segundo sensores RF. O primeiro sensor RF é configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma primeira frequência ou faixa de frequência. Comparativamente, o segundo sensor RF é configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em um segunda frequência ou faixa de frequência diferente da primeira frequência ou faixa de frequência. A base de dados de características RF contém dados de teste de características RF observadas para amostras de grãos testadas em uma ou mais faixas de frequência testadas. O controlador é configurado para: (i) receber as leituras de sensor RF do subsistema de sensor RF; (ii) determinar massa de grão e um teor de umidade do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, nas leituras de sensor RF comparadas aos dados de teste de características RF; e (iii) realizar pelo menos uma ação em resposta à determinação da massa de grão e teor de umidade do grão atualmente colhido.

[005] Os detalhes de uma ou mais modalidades são apresentados nos desenhos anexos e na descrição seguinte. Outros recursos e vantagens ficarão aparentes pela descrição, pelos desenhos e pelas reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[006] Pelo menos um exemplo da presente descrição será a seguir descrito em combinação com as figuras seguintes:
a figura 1 é uma representação esquemática de uma colheitadeira combinada equipada com o sistema de medição de massa e constituinte de grão por radiofrequência (RF), como ilustrado de acordo com uma modalidade exemplificativa;
a figura 2 ilustra esquematicamente componentes adicionais que podem ser incluídos em modalidades do sistema de medição de grão e constituinte de massa RF exemplificativo;
a figura 3 é um fluxograma de um processo exemplificativo adequadamente realizado por um controlador do sistema de medição de grão e constituinte de massa RF (figuras 1 e 2) para determinar múltiplos parâmetros (por exemplo, massa de grão, teor de umidade e/ou níveis de teor de constituinte) de um grão processado pela colheitadeira combinada mostrada na figura 1;
a figura 4 coloca graficamente características RF (aqui, expressas em termos de deslocamento de fase) em uma faixa de frequência testada para um número de amostras de grãos testadas, que podem ser utilizadas pelo controlador na determinação de massa de grão e um teor do primeiro constituinte (aqui, teor de óleo) em modalidades; e
a figura 5 ilustra graficamente uma leitura de sensor RF (aqui, medida em termos de amplitude ou magnitude de onda) de uma amostra de grão testada em uma faixa de frequência predeterminada, que pode adicionalmente ser utilizada pelo controlador na determinação de massa de grão e um teor do primeiro constituinte de um grão colhido em modalidades.

[007] Símbolos de referência iguais nos vários desenhos indicam elementos iguais. Para concisão e clareza de ilustração, representações e detalhes de recursos e técnicas bem conhecidos podem ser omitidos para evitar confundir desnecessariamente as modalidades exemplificativas e não limitantes da invenção descritas na Descrição Detalhada subsequente. Devese adicionalmente entender que recursos ou elementos que surgem nas figuras anexas não estão necessariamente desenhados em escala, a menos que de outra forma declarado.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[008] Modalidades da presente descrição são mostradas nas figuras anexas dos desenhos descritos resumidamente aqui. Várias modificações nas modalidades exemplificativas podem ser contempladas por um versado na técnica sem fugir do escopo da presente invenção, como apresentado nas reivindicações anexas.

VISÃO GERAL

[009] Como discutido resumidamente aqui, colheitadeiras combinadas modernas são equipadas com subsistemas de sensor para medir massa de grão e teor de umidade de grão colhidos. Em uma abordagem comum, massa de grão é determinada pela detecção da força na qual o grão colhido colide em uma superfície posicionada na extremidade de saída do elevador de grão limpo. Mais especificamente, a força de colisão do grão limpo pode ser medida utilizando uma célula de carga, que é posicionada detrás de uma placa de impacto colidida pelo grão limpo quando arremessada ou jogada pelas pás rotativas do elevador de grão. À medida que o grão colide na placa de impacto antes de cair no tanque de grão limpo, a célula de carga detectar a força na qual o grão colide na placa de impacto. Essa força de colisão, considerada em combinação com a velocidade do elevador de grão, é então utilizada para solucionar a massa de grão. Uma vez determinada, a massa de grão pode então ser utilizada para cálculos de vazão de massa de grão e produtividade de grão, junto com outros parâmetros conhecidos, tais como largura do cabeçote e velocidade da colheitadeira.

[0010] Além da massa de grão, o teor de umidade de grão é também desejavelmente rastreado pelas colheitadeiras combinadas. O teor de umidade de um grão colhido impacta a propensão do grão a deteriorar, contrair, ou ser danificado durante o processamento e armazenamento. Adicionalmente, variâncias no teor de umidade de grão podem afetar a precisão das medições de massa de grão supradescritas e são dessa forma desejavelmente compensadas durante o cálculo da massa de grão. Por esses motivos, colheitadeiras combinadas são também normalmente equipadas com sensores para estimar o teor de umidade do grão colhido. Em muitos casos, o teor de umidade de grão é estimado medindo-se a capacitância través de um volume de grão conhecido, que é desviado para um canal de teste ou “desvio” da corrente de grão limpo. As dimensões do desvio determinam o volume de grão amostrado, e eletrodos (por exemplo, placas de metal) delimitam os lados do desvio para permitir que uma corrente elétrica seja passada através do volume de grão amostrado para medir a capacitância. A medição de capacitância é então convertida em uma estimativa do teor de umidade utilizando uma correlação ou equação pré-estabelecida, notando que a condutividade elétrica tende a aumentar (e dessa forma a capacitância tende a diminuir) à medida que o teor de umidade do grão aumenta. A estimativa da capacitância pode então ser considerada pela arquitetura de processamento ou “controlador” da colheitadeira combinada para avaliar mais precisamente a massa de grão. Em outros casos, o volume de grão amostrado pode ser pesado, e o peso pode ser utilizado para estimar o teor de umidade de grão (ou massa de grão) em adição ou em substituição a uma medição de capacitância. Após estimar a umidade de grão dessa maneira, o volume de grão amostrado pode então ser retornado para a corrente de grão limpo, e tais etapas de processo podem ser repetidas para estimar o teor de umidade de grão de uma forma iterativa.

[0011] Embora úteis em um sentido geral, as técnicas supradescritas para medir massa de grão e teor de umidade continuam limitadas em múltiplos aspectos. Tais técnicas de medição podem ser um pouco imprecisas, demasiadamente complexas, e exigirem repetidas calibrações. Considere, por exemplo, a técnica supradescrita para estimar o teor de umidade de um grão processado por uma colheitadeira combinada. A necessidade de desviar repetidamente ou isolar frações do grão recém-colhido da corrente de grão limpo para um desvio dedicado, medir a capacitância (ou peso) do grão amostrado, e então retornar o grão amostrado para a corrente de grão limpo é um processo trabalhoso, que adiciona custos indesejados e complexidade à colheitadeira combinada. Adicionalmente, pela natureza de um processo de amostragem quase aleatório como esse, as estimativas de umidade de grão são feitas em pontos discretos de tempo, ainda interrompendo o fluxo da corrente de grão limpo até um ponto limitado. Em certos casos, as estimativas de umidade de grão podem ser temporariamente deslocadas das medições de força de colisão por um atraso de tempo significante, exacerbando imprecisões na estimativa da massa de grão em condições de grão variadas.

[0012] Em vista de tais deficiências, várias técnicas alternativas para medir massa de grão e teor de umidade foram sugeridas e, em certos casos, implementadas. Tais técnicas alternativas são, entretanto, também associadas a vários inconvenientes. Como um exemplo específico, foi sugerido que a massa de grão pode ser medida incidindo o grão colhido com radiação ionizante de alta energia, na forma de raios-X ou raios gama. Uma abordagem como essa pode permitir a determinação de massa de grão e/ou teor de umidade medindo o grau no qual a radiação eletromagnética (EM) ionizante de alta energia é absorvida no grão colhido. Independentemente disso, os sistemas propostos que incorporam antenas emissoras e receptoras de alta energia tendem a adicionar custo e complexidade consideráveis ao subsistema de sensor, e podem ser sujeitos a várias regulamentações governamentais. Adicionalmente, como ocorre com a maioria das técnicas convencionais do tipo supradescrito, tais técnicas alternativas para medir massa de grão e teor de umidade continuam limitadas em outros aspectos significantes, bem como tais técnicas de medição provêm pouco, ou nenhuma, informação útil adicional pertinente à composição de um grão colhido além da própria estimativa do teor de umidade.

[0013] Para superar as deficiências observadas acima associadas a tais sistemas de medição de massa de grão convencionais, o seguinte descreve sistemas de medição de massa e constituinte de grão com base em radiofrequência bem adequados para uso em colheitadeiras combinadas. Como indicado pela expressão “com base em radiofrequência”, os sistemas de medição descritos a seguir utilizam medições de radiofrequência (RF) para medir ou estimar a massa de grão e teor(es) de constituintes de um grão atualmente colhido; ou seja, um grão extraído de plantas de cultura engolido e então processado por uma colheitadeira combinada equipada com o sistema de medição. Para facilidade de referência, os sistemas de medição de massa e constituinte de grão com base em RF são alternativamente referidos a seguir como “sistemas de medição de massa e constituinte de grão por RF”. Tal terminologia denota que o sistema de medição de grão e constituinte de massas por RF utiliza sinais RF na avaliação da massa de grão e do(s) níveis de teor de constituinte, mas não elimina a possibilidade de que o sistema de medição possa utilizar (e frequentemente utilizará) outros dados de entrada não RF na renderização de tais avaliações. Adicionalmente, a expressão “teor de constituinte” se refere ao grau ou nível no qual o grão contém pelo menos um constituinte, quer constituinte de umidade quer não umidade. Exemplos de constituintes de não umidade incluem proteína, celulose, amido, ou óleo contido no grão. Tais níveis ou quantidades de teor de constituinte frequentemente serão expressos como uma porcentagem em volume ou peso, tal como uma porcentagem (%) em peso de proteína, celulose, amido, ou óleo; entretanto, outras maneiras de expressar a quantidade fracional de um constituinte particular no grão são igualmente viáveis.

[0014] Como aqui indicado, modalidades do sistema de medição de massas e constituinte de grão por RF podem também considerar dados de entrada de sensor não RF e outros dados de entrada não RF na determinação de medição(ões) de massa de grão, teor de umidade, constituinte não umidade, e outros parâmetros relacionados a grão, tal como uma vazão de massa de grão ou produtividade de grão geral. O sistema de medição pode recuperar da memória e aplicar fatores e equações de conversão bem estabelecidas onde apropriados; por exemplo, como utilizados, por exemplo, na conversão de um volume de grão medido (inferido a partir de sinais de resposta RF descritos a seguir) em massa de grão. A velocidade do elevador de grão limpo, ou um parâmetro similar, pode ser considerada durante conversão adicional de massa de grão em vazão de massa de grão através da colheitadeira combinada. Dados de entrada do operador podem também ser considerados quando pertinente, com tal entrada de operador potencialmente especificando um tipo de cultura particular ou categoria de cultura atualmente processado pela colheitadeira combinada em modalidades.

[0015] Os sistemas de medição de massa e constituinte de grão por RF podem incluir qualquer número prático de sensores RF (emissores, receptores, e outro hardware associado), que coletivamente formam um subsistema de sensor RF. Em certas modalidades, o subsistema de sensor RF pode incluir um único par de receptor e emissor RF, que repete através de múltiplas frequências fixas durante operação; ou, em vez disso, que modula a energia RF emitida em uma faixa de frequência predeterminada. Em outros casos, o subsistema de sensor RF pode conter dois ou mais sensores RF, com cada sensor RF operando em uma frequência ou faixa de frequência exclusiva no domínio RF. Quando inclui dois ou mais sensores RF, o subsistema de sensor pode utilizar dados em tempo real para resolver múltiplos parâmetros pertinentes ao grão colhido, ainda permitindo o fluxo ininterrupto contínuo da corrente de grãos limpos. Adicionalmente, cada sensor RF pode ser otimizado para operar a uma frequência ou faixa de frequência exclusiva e ajustada para maximizar razão sinal para ruído em seu ambiente estrutural local; por exemplo, pela customização do formato e dimensões da antena para se ajustar melhor à região da colheitadeira combinada na qual o sensor RF é integrado. Cada sensor RF é beneficamente otimizado para prover um campo de visão (FOV) do sensor ou área de interrogação através da qual substancialmente todo o grão contido na corrente de grãos limpos passa, ainda minimizando adicionalmente interferência estrutural por qualquer componentes RFinterativo (por exemplo, metal) na área de interrogação.

[0016] Em várias implementações nas quais o subsistema de sensor inclui pelo menos primeiro e segundo sensores RF, um primeiro sensor RF é posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão na corrente de grãos limpos em uma localização na qual o grão está relativamente compacto ou agregado em uma massa consolidada; por exemplo, como quando o grão é distribuído em pilhas discretas suportadas pelas pás do elevador de grão limpo. Adicionalmente, em tais implementações, o segundo sensor RF pode ser posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão limpo quando em uma distribuição mais dispersa, tal como quando suspenso no ar e descarregado pelas pás através da saída do elevador de grão limpo. Nesse caso, o segundo sensor RF pode ser comunicado com um FOV ou área de interrogação mais expansiva do que o primeiro sensor RF para assegurar que substancialmente todo o grão descarregado pela saída do elevador de grão limpo é incidido pela energia RF e capturado pelas leituras de sensor RF correspondentes.

[0017] As frequências nas quais o sensor ou sensores no subsistema de sensor RF operam variará dentre modalidades. As frequências operacionais dos sensores RF podem ser adaptadas para adequar melhor a uma localização de sensor particular ou otimizadas para elicitar uma resposta de sinal desejada que provê maior resolução para discriminar as características RF armazenadas em memória como dados de teste de “verdade terrestre”. Em geral, os sensores RF operarão no domínio RF, que é definido aqui na faixa de 3 hertz (Hz) a 3 terahertz (THz). Em certas modalidades, o(s) sensor(es) RF no subsistema de sensor operarão na banda de micro-onda (aqui, definida variando de 1 gigahertz (GHz) a 30 GHz) ou a banda de onda de milímetro (MMW) (aqui, definida variando de 30 GHz a 300 GHz). Uma relação de compromisso é verificada, já que a resolução de dados e a precisão de estimativa de parâmetros de grão tendem a aumentar a maiores frequências (por exemplo, frequências superiores a 1 GHz), enquanto o custo e complexidade de tais sistemas de sensor tendem a aumentar a tais maiores frequências. Por esses motivos, em pelo menos algumas aplicações, uma frequência ou faixa de frequência entre 1 e 100 GHz é vantajosamente selecionada na qual cada sensor opera. Por exemplo, em tais modalidades, um primeiro sensor RF pode operar a uma primeira frequência fixa ou uma frequência máxima (se emitindo energia RF em uma faixa de frequência) de f1, enquanto um segundo sensor pode operar a uma segunda frequência fixa ou uma frequência mínima (se emitindo energia RF em uma faixa de frequência) de f2, com f2 tendo um valor pelo menos o dobro de f1.

[0018] O sistema de medição de massas e constituinte de grão por RF inclui adicionalmente alguma forma de arquitetura de processamento, que é no geral referida a seguir como um “controlador”. Durante operação do sistema, o controlador recebe as leituras de sensor RF do subsistema de sensor RF e compara tais leituras com a informação (dados de teste) armazenada em uma base de dados de características RF, que reside em uma memória legível por computador interna na colheitadeira combinada ou senão acessível ao controlador. Como indicado aqui, a base de dados de características RF contém dados de teste de características RF observados para amostras de grãos testadas em uma ou mais faixas de frequência testadas. Tais dados de teste de características RF são vantajosamente gerados como dados de verdade terrestre coletando assinaturas RF ou características de resposta de sinal de uma faixa de amostras de grão tendo propriedades conhecidas (por exemplo, tipos de grão conhecidos, medições de massa ou volume conhecidas, teores de umidade conhecidos, e medições de teor de constituinte conhecidas) na faixa de frequências selecionada englobando as frequências nas quais os sensores RF operam. Tais dados de teste de características RF podem ser armazenados em uma memória acessível ao controlador utilizando qualquer estrutura de dados adequada, tais como tabelas de busca multidimensionais. Independentemente disso, os dados de teste de características RF são convenientemente armazenados em memória como um ou mais mapas de resposta de sinal RF, que graficamente representam características de sinal RF das amostras de grãos testadas na(s) faixa(s) de frequência testada(s). Os traços de tais mapas podem ser armazenados como pontos de gráfico discretos ou, em vez disso, armazenados na forma de equações ou fórmulas de múltiplas variáveis quando possível.

[0019] Para maior versatilidade, tais mapas de resposta de sinal RF podem ser gerados para grãos de vários tipos, vários teores de umidades de categorias de grão, ou similares; e os mapas de resposta de sinal RF apropriados podem ser recuperados pelo controlador quando necessário. Por exemplo, se a determinação de que o grão atualmente colhido é milho com um nível de teor de umidade particular (por exemplo, 16%, em peso), o controlador pode recuperar o mapa de resposta de sinal RF (ou conjunto de dados de características RF) para as amostras de milho testadas tendo o teor de umidade especificado; e então utilizar o mapa de resposta de sinal RF recuperado para determinar a massa de grão e um teor de constituinte não umidade, tal como um teor de óleo como apresentado no exemplo discutido a seguir relativo às figuras 4 e 5.

[0020] Como aqui indicado, durante recebimento das leituras de sensor RF dos sensores RF, o controlador então determina a massa de grão, o teor de umidade e/ou um teor de constituinte não umidade do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, em uma comparação entre as leituras de sensor RF e dados de teste de características RF. Em modalidades nas quais múltiplas leituras de sensor RF são capturadas em diferentes frequências ou faixas de frequências, isso permite que o controlador solucione para múltiplos parâmetros desconhecidos por referência cruzada. Dessa forma, utilizando uma abordagem como essa, o controlador pode solucionar para volume de grão (para subsequente conversão em massa de grão), teor de umidade, e uma primeira medição de teor de constituinte (por exemplo, proteína, celulose, amido, ou teor de óleo) em modalidades. Níveis de teor de constituinte adicionais podem também ser medidos, da maneira desejada, coletando leituras de sensor RF adicionais e utilizando um número apropriado de equações de correlação de frequência.

[0021] Múltiplas diferentes propriedades RF podem ser observadas e utilizadas na avaliação de características ou atributos de grão. A título de exemplo não limitante, o seguinte foca basicamente em medições RF observadas como atenuação (diminuições na amplitude ou magnitude de energia RF) e mudança de fase (atraso de propagação de energia RF). Notadamente, com relação a mudança de fase, em particular, essa propriedade pode ser facilmente medida no domínio RF, mas é difícil, se não impraticável, medir, para efeitos de avaliação de grão, quando radiação EM de ionização de maior energia (raios-x ou raios gama) são utilizados. Embora a descrição seguinte foque principalmente resposta de sinal RF medida em termos de atenuação de energia RF e mudança de fase, modalidades alternativas do sistema de medição de massas e constituinte de grão por RF pode adicionalmente considerar outras medições relacionadas a RF incluindo, mas sem se limitar a polarização, distribuição de densidade de potência, reflexão, e retrodispersão. Após determinação de parâmetro de massa de grão e da estimativa de quantidade de grão constituinte, o controlador então comanda uma ou mais ações com base no parâmetro de massa de grão determinado e na estimativa de quantidade de grão constituinte. Tais ações podem incluir qualquer combinação de: (i) exibir os parâmetros determinados (por exemplo, como uma leitura numérica ou símbolo) em um dispositivo de exibição localizado dentro de uma cabina de operador da colheitadeira combinada, (ii) armazenar os parâmetros determinados, como dados com etiqueta de tempo, em uma memória acessível ao controlador, (iii) enviar os parâmetros determinados à fonte de controle central ou outra entidade localizada remotamente, e/ou (iv) comandar um acionador interno na colheitadeira combinada para ajustar um componente de uma maneira responsiva aos parâmetros recém-determinados.

[0022] Em virtude das funções supradescritas, modalidades dos sistemas de medição de massa e constituinte de grão por RF alcançam múltiplos benefícios notáveis em relação a sistemas de sensor convencionais utilizados para medir propriedades de grão em colheitadeiras combinadas. Avaliação de grão em tempo real é habilitada pela captura de leituras de resposta de sinal RF do fluxo de grão limpo in situ e sem interrupção em modalidades nas quais um primeiro sensor RF captura uma primeira resposta de sinal RF da corrente de grãos limpos em uma localização à montante, em quanto um segundo sensor RF à jusante captura uma segunda resposta de sinal RF da corrente de grãos limpos em uma localização à jusante, permitindo medições essencialmente do mesmo corpo de grão. Demandas de calibração são reduzidas ou eliminadas, enquanto a precisão de massa de grão e estimativas de umidade de grão podem ser mantidas, se não intensificadas como um resultado. O uso de sensores que operam no domínio RF, e talvez no domínio de micro-onda ou MMW, evita exposição de grão a radiação EM ionizante de maior energia. Adicionalmente, e como benefício particularmente útil, informação pode agora ser adquirida em tempo real com relação à constituição composicional de grãos processados por uma colheitadeira combinada. Por exemplo, a constituição percentual de um ou mais constituintes (por exemplo, proteína, celulose, amido, óleo, ou similares) contidos no grão pode ser determinada, abrindo novas possibilidade para uso de tais dados de várias maneiras.

[0023] O seguinte descreverá agora exemplos do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF no contexto de uma colheitadeira combinada exemplificativa, como ilustrado e discutido a seguir relativo às figuras 1 e 2. Adicionalmente, métodos ou processos que podem ser realizados pelo controlador do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF para determinar múltiplos parâmetros desconhecidos (massa de grão, teor de umidade e/ou a composição de grão de um ou mais constituintes de não umidade) são adicionalmente discutidos a seguir em combinação com a figura 3. Finalmente, exemplos de dados de teste de características RF que podem ser armazenados na base de dados de características RF como mapas de resposta RF são adicionalmente apresentados a seguir relativos às figuras 4 e 5. A descrição seguinte é provida apenas a título de ilustração e não deve ser interpretada para restringir indevidamente o escopo das Reivindicações anexas de maneira nenhuma.

EXEMPLO COLHEITADEIRA COMBINADA EQUIPADA COM SISTEMA DE MEDIÇÃO DE MASSA E CONSTITUINTE DE GRÃO POR RADIOFREQUÊNCIA

[0024] Referindo-se à figura 1, uma colheitadeira combinada exemplificativa 10 equipada com um sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12 é esquematicamente representada. A colheitadeira combinada 10 é apresentada a título de ilustração para estabelecer um contexto de exemplo não limitante no qual modalidades do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12 podem ser mais bem entendidas. Em modalidades adicionais, a colheitadeira combinada 10 pode assumir outras formas e incluir diferentes combinações de componentes adequados para processar plantas de cultura engolidas na colheitadeira 10 durante deslocamento em um campo 14. Adicionalmente, apenas componentes selecionados do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12, tal como um controlador 16, são mostrados na figura 1 para clareza de ilustração. Ilustração e discussão adicionais do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF exemplificativo 12 são providas a seguir relativos à figura 2.

[0025] A colheitadeira combinada exemplificativa 10 inclui um corpo do chassi ou armação principal 18, que é suportado por um número de rodas de engate no chão 20. As rodas de engate no chão 20 são potencializadas por um motor e trem de acionamento não ilustrado incluindo, por exemplo, uma transmissão hidráulica eletronicamente controlada. Por cima de um porção dianteira da armação principal 18, uma cabina 22 encerra uma estação de operador incluindo um assento do operador (não mostrado), pelo menos um dispositivo de exibição 24, e um interface de operador 26. Uma câmara de alimentação 28 é montada em uma porção dianteira da armação principal 18 da colheitadeira combinada 10 em uma elevação no geral abaixo da cabina 22. Várias cabeças de colheita ou, mais simplesmente, “cabeçotes” são afixáveis à câmara de alimentação 28 de uma maneira intercambiável, por exemplo, para permitir customização da colheitadeira combinada 10 para colher um tipo particular de cultura. Um exemplo de um cabeçote como esse, aqui uma plataforma de colheita 30, é mostrado na figura 1.

[0026] À medida que a colheitadeira combinada 10 desloca no campo 14 em uma direção para frente, a plataforma de colheita 30 coleta plantas de cultura divididas na câmara de alimentação 28, que então consolida as plantas de cultura divididas para transporte (por exemplo, por meio de uma correia transportadora não ilustrada contida na câmara de alimentação 28) no interior da colheitadeira combinada 10. Na colheitadeira combinada 10, as plantas de cultura são engatadas por um transportador de tambor rotativo ou “batedor” 32, que direciona as plantas de cultura em uma direção no geral para cima para um seção de debulhamento e separação rotatória 34. A seção de debulhamento e separação rotatória 34 pode incluir vários componentes para realizar as funções desejadas de separação do grão e joio de material sem ser planta. A seção de debulhamento e separação rotatória ilustrada 34, por exemplo, inclui um rotor ou tambor 36 tendo recursos de debulhamento e rotacionalmente montados em um caixa ou alojamento do rotor 38. Rotação do tambor de debulhamento 36 no alojamento do rotor 38 faz com que tanto grão quanto joio caiam através das grades de separação de um contrabatedor 40 e dentro da entrada de uma seção de limpeza de grão inferior 42. Simultaneamente, palha e MOG similar é direcionada para um extremidade de saída 44 da seção de debulhamento e separação rotatória 34 e é finalmente entregue em um outro tambor rotatório ou “batedor de descarga” 46 para expulsão em uma extremidade traseira da colheitadeira combinada 10.

[0027] Discutindo agora a seção de limpeza de grão 42 em mais detalhe, essa seção da colheitadeira combinada 10 inclui vários componentes adaptados para limpar o grão recém-colhido, enquanto separa joio do mesmo.
Tais componentes podem incluir um crivo 48, uma peneira 50, e qualquer número de ventoinhas (não mostradas). Pela ação da seção de limpeza de grão 42, o grão recém-limpo é direcionado para um elevador de grão limpo 52 para transporte para cima para um reservatório de armazenamento ou tanque de grão limpo 53 da colheitadeira combinada 10. O trajeto percorrido pelo grão limpo da seção de limpeza de grão 42 até o tanque de grão limpo 53 é referido aqui como um “trajeto de fluxo de grão limpo”, enquanto o grão que desloca ao longo desse trajeto de fluxo é no geral referido como uma “corrente de grãos limpos”. Inúmeros sensores RF 54, 56, que são incluídos no sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12, podem ser posicionados em diferentes localizações ao longo do trajeto de fluxo de grão limpo. Por exemplo, os sensores RF 54, 56 podem ser estrategicamente posicionados para capturar leituras de sensor RF do grão quando transportado através do elevador de grão limpo 52, como genericamente indicado na figura 1 pela colocação dos símbolos circulares representativos dos sensores RF 54, 56. Os sensores RF 54, 56 coletam leituras de sensor RF do grão recém-colhido à medida que o grão é transportado para o tanque de grão limpo 53. Tais leituras de sensor RF são então utilizadas pelo controlador 16 na estimativa ou cálculo de massa de grão e um ou mais níveis de teor de constituinte do grão, como adicionalmente discutido a seguir relativo à figura 3.

[0028] À medida que o elevador de grão limpo 52 transporta o grão recém-colhido para o tanque de grão limpo 53, resíduos caem em um elevador de retorno 58 que se estende através de uma porção inferior do elevador de grão limpo 52. O elevador de retorno 58 então recicla os resíduos de volta para a entrada do tambor de debulhamento 36 para debulha adicional para permitir que as etapas de processamento de grão supradescritas repitam e maximizem a produtividade de grão da colheitadeira combinada 10. Dessa maneira, a colheitadeira combinada 10 efetivamente admite plantas de cultura divididas do campo 14, extrai grão das plantas de cultura, limpa o grão recémextraído, e então armazena o grão no tanque de grão limpo 53 para subsequente descarregamento utilizando, por exemplo, um trado de descarregamento 60. Também, durante o uso da colheitadeira combinada 10, certos componentes na colheitadeira combinada 10 podem ser posicionalmente ajustados, ou os parâmetros operacionais de tais componentes podem ser modificados utilizando qualquer número de acionadores 62, tais como acionadores lineares ou rotatórios hidráulicos ou eletricamente controlados, um dos quais é representado genericamente pelo símbolo 62 na figura 1. A esse respeito, as velocidades operacionais de qualquer número de ventoinhas ou correias transportadoras podem ser variadas, bem como a posição de qualquer número de defletores, componentes de crivo, componentes de peneira, ou similares não ilustrado. Tais acionadores 62 podem ser controlados em resposta a entrada de operador recebida por meio da interface de operador 26 localizada na cabina 22, controlados por meio de sinais de comando emitidos pelo controlador 16 incluído no sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12, ou senão comandados por um outro controlador ou unidade de controle interna na colheitadeira combinada 10.

[0029] Referindo-se agora à figura 2, o sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12 é mostrado em mais detalhe, como é uma seção superior do elevador de grão limpo 52. Números de referência são transportados da figura 1, onde apropriado. Note, por exemplo, a inclusão de caixas representativas do controlador 16, do dispositivo de exibição 24, da interface de operador 26, e dos sensores RF 54, 56, na representação esquemática da figura 2. Além dos componentes apresentados, o sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12 pode adicionalmente incluir qualquer número de não sensores RF 64 adicionais integrados na colheitadeira combinada 10, um enlace de dados sem fio 66 tendo uma antena 68, e uma memória legível por computador 70 que armazena um base de dados de características RF 72. As várias conexões de dados entre esses componentes são representadas na figura 2 por um número de linhas de sinal que terminam em pontas de seta, com tais linhas de sinal no geral representativas de qualquer combinação de conexões de dados por fio ou sem fio.

[0030] O controlador 16 do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12 pode assumir qualquer forma adequada para realizar as funções descritas nesse documento. O termo “controlador”, como aparece aqui, é utilizado em um sentido não limitante para no geral se referir à arquitetura de processamento de sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12. O controlador 16 pode englobar ou pode ser associado a qualquer número prático de processadores, computadores de controle, memórias legíveis por computador, fontes de alimentação, dispositivos de armazenamento, placas de interface, e outros componentes padronizados. O controlador 16 pode também incluir ou cooperar com qualquer número de programas firmware e software ou instruções legíveis por computador projetadas para realizar as várias tarefas de processo, cálculos, e funções de controle/exibição descritas aqui. Tais instruções legíveis por computador podem ser armazenadas em um setor não volátil da memória 70 junto com a base de dados de características RF 72 descrita a seguir. Embora genericamente ilustrado na figura 2 como um único bloco, a memória 70 pode englobar qualquer número e tipo de mídias armazenamento adequadas para armazenar código ou instruções legíveis por computador, bem como outros dados utilizados para suportar a operação do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12. A memória 70 pode ser integrada no controlador 16 em modalidades, por exemplo, como um sistema-em-pacote, um sistema-em-um-chip, ou um outro tipo de pacote ou módulo microeletrônico.

[0031] A interface de operador 26 localizada na cabina 22 pode ser qualquer dispositivo ou grupo de dispositivos utilizados por um operador para entrar com comandos ou senão controlar o sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12. Em várias implementações, a interface de operador 26 pode ser integrada ou senão associada ao dispositivo de exibição 24. A esse respeito, a interface de operador 26 pode incluir entradas físicas (por exemplo, botões, interruptores, diais, ou similares) localizadas em ou próximas ao dispositivo de exibição 24, um módulo de tela sensível ao toque integrado no dispositivo de exibição 24, ou um dispositivo de entrada de cursor (por exemplo, um dispositivo tipo manete de jogos, mouse tipo esfera, ou mouse) para posicionar um cursor utilizado para fazer interface com elementos de GUI gerado no dispositivo de exibição 24. Comparativamente, o dispositivo de exibição 24 pode ser qualquer dispositivo de geração de imagem configurado para operação na cabina 22 da colheitadeira combinada 10. O dispositivo de exibição 24 pode ser afixado à estrutura estática da cabina 22 e concebido em uma configuração de exibição com cabeça voltada para baixo (HDD) em modalidades.

[0032] Quando incluído no sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12, o enlace de dados sem fio 66 pode assumir a forma de um transceptor RF que permite transmissão e recepção de dados sem fio com um centro de controle ou fonte de dados localizado remotamente. Em várias implementações, o enlace de dados 66 pode receber informação utilizada na avaliação de condições de cultura ou solo, condições de tempo, e talvez na atualização periódica ou refino da base de dados de características RF 72. Adicionalmente, ou alternativamente, o enlace de dados 66 pode ser utilizado para descarregar dados (ou seja, transmitir para uma fonte localizada remotamente) coletados pelo controlador 16, com a fonte remota então agregando os dados ou senão utilizando os dados de alguma maneira. Em outras modalidades, o enlace de dados 66 pode ser omitido do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12, tal como muitos dos outros componentes mostrados na figura 2.

[0033] Finalmente, o sensores não RF 64 podem incluir vários sensores que proveem dados de entrada utilizados pelo controlador 16 no acesso a um ou mais parâmetros pertinentes ao grão atualmente colhido processado pela colheitadeira combinada 10. Tais sensores 64 podem incluir, por exemplo, sensores para medir a velocidade do elevador de grão limpo 52 (útil na determinação de vazão de massa) e/ou sensores para detectar tipo de grão (útil na filtração dos dados de teste de características RF 90 para isolar características RF pertinentes na realização das funções descritas a seguir para determinar níveis de massa e constituinte de grão). Adicionalmente, a possibilidade de que os sensores não RF 64 possam incluir sensores de capacitância, sensores de peso, ou outros tais sensores utilizados para estimar o teor de umidade de grão não é impedida. Quando tais sensores estão presentes, a entrada de dados provida pelos sensores pode ser utilizada para determinar o teor de umidade independentemente ou em combinação com sinais de resposta de sinal RF coletados pelos sensores RF 54, 56, como adicionalmente descrito a seguir. Em outros casos, o teor de umidade pode ser determinado somente utilizando os sinais de resposta de sinal RF providos pelos sensores RF 54, 56; ou determinado de uma outra maneira, tal como pela entrada de operador recebida por meio de interface de operador 26.

[0034] Discutindo sensores RF 54, 56 em mais detalhe, os sensores RF 54, 56 incluem cada qual pelo menos um emissor RF 76 e pelo menos um receptor RF 78. Como aqui indicado, os sensores RF 54, 56 são proveitosamente dispostos em diferentes localizações ao longo do trajeto de fluxo de grão limpo; embora um ou ambos os sensores RF 54, 56 possam ser potencialmente posicionados para capturar leituras de sensor RF do grão colhido fora do trajeto de fluxo de grão limpo em modalidades alternativas. Em várias implementações, e como indicado na direita da figura 2, os sensores RF 54, 56 são integrados na estrutura do elevador de grão limpo 52.
Especificamente, o sensor RF 54 pode ser estrategicamente posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão colhido quando transportado para cima no elevador de grão limpo como pilhas ou massas consolidadas suportadas pelas pás do elevador de grão 80 (apenas algumas das quais são rotuladas na figura 2) projetadas a partir de uma correia transportadora 74 contida no elevador de grão limpo 52. Comparativamente, o sensor RF 56 pode ser posicionado para capturar o grão colhido à medida que o grão é arremessado pelas pás 80 e dessa forma descarregado através de uma saída 82 do elevador de grão limpo 52. Dessa forma, em tais modalidades, a área de interrogação ou FOV 84 do sensor RF 56 pode ser ampliada em relação à área de interrogação ou FOV 86 do sensor RF 54 para assegurar que o sensor RF 56 registra a resposta de sinal substancialmente de todo o grão carregado no ar que passou pela seção de saída 82 do elevador de grão limpo 52. Isso pode ser conseguido adequando os respectivos formatos e dimensões de antena do emissor 76 e receptor 78. Em ainda outras modalidades, os sensores RF 54, 56 podem ser posicionados na mesma localização ou essencialmente na mesma localização no elevador de grão limpo 52; por exemplo, os sensores 54, 56 podem ser colocalizados para capturar leituras de sensor RF do grão quando suportado por uma pá 80 do elevador de grão limpo 52 ou colocalizados para capturar leituras de sensor RF do grão quando descarregado do elevador de grão limpo 52 através da saída 82. Coletivamente, os sensores RF 54, 56 incluídos no sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12 formam um subsistema de sensor RF 88.

[0035] Em modalidades, os sensores RF 54, 56 simultaneamente capturam leituras de sensor RF do grão atualmente colhido, enquanto transportado ao longo do trajeto de fluxo de grão limpo. Adicionalmente, o sensor RF 54 é configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma primeira frequência ou faixa de frequência. Comparativamente, o sensor RF configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma segunda frequência ou faixa de frequência diferente da primeira frequência ou faixa de frequência. Os sensores 54, 56 podem operar em qualquer ou ambos de um modo de transmissão e reflexão. Em modalidades, a primeira frequência ou faixa de frequência e a segunda frequência ou faixa de frequência têm cada um valores variando entre 1 e 300 GHz ou, talvez, entre 1 e 100 GHz, enquanto a primeira frequência ou faixa de frequência difere em relação (é maior ou menor que) à segunda frequência ou faixa de frequência. Adicionalmente, ou alternativamente, os sensores RF 54, 56 podem cada qual ser configurados para capturar leituras de sensor RF do grão quando submetidos ou incididos com energia RF que cai nas bandas de micro-ondas e/ou MMW. Por exemplo, em tais modalidades, um primeiro sensor RF pode operar em uma primeira frequência fixa ou uma frequência máxima (se emitindo energia RF em uma faixa de frequência) de f1, enquanto um segundo sensor pode operar em uma segunda frequência fixa ou uma frequência mínima (se emitindo energia RF em uma faixa de frequência) de f2. Adicionalmente, o valor de f2 pode ser pelo menos o dobro de f1 de maneira tal que a equação seguinte se aplica: 1 GHz < f1 < 2f2 < 100 GHz. A frequências na qual os sensores RF 54, 56 operam variará dentre modalidades, bem como o posicionamento do sensor; em geral, entretanto, as frequências e posicionamento de sensor são selecionados para maximizar as razões sinal para ruído, evitar interface estrutural (por exemplo, metálica), e elicitar distintas respostas de sinal do grão para otimizar a resolução durante distinção das características RF armazenadas na base de dados de características RF 72, como adicionalmente discutido a seguir relativo à figuras 3-5.

[0036] As leituras de sensor RF capturadas pelos sensores RF 54, 56 são providas por conexões de dados com fio ou sem fio ao controlador 16. O controlador 16 então considera as leituras de sensor RF providas pelos sensores RF 54, 56 em combinação com os dados contidos na base de dados de características RF 72 na avaliação de parâmetros desconhecidos pertinentes ao grão processado pela colheitadeira combinada 10. Especificamente, a base de dados de características RF 72 contém dados de teste de características RF 90 observados para amostras de grãos testadas tendo propriedades conhecidas, enquanto as amostras de grão são incididas com energia RF em uma ou mais faixas de frequência testadas. Uma “resposta de sinal RF” pode ser qualquer medição de sinal RF capturado durante incisão de energia RF contra um grão colhido, quer a energia RF atravesse ou seja refletida pelo grão. A resposta de sinal RF pode ser, por exemplo, uma medição de: (i) a atenuação de energia RF quando atravessa o grão colhido; ou (ii) o atraso de propagação (deslocamento de fase) de energia RF quando atravessa o grão colhido. Em implementações adicionais, outros tipos de resposta de sinais RF podem ser considerados em adição ou em substituição à atenuação e/ou atraso de propagação de energia RF incidida contra o grão colhido. Uma lista não exaustiva de tais respostas de sinal RF alternativas que podem ser consideradas pelo controlador 16 inclui polarização, distribuição de densidade de potência, reflexão, e retrodispersão. O controlador 16 utiliza tais leituras de sensor RF para determinar massa e quantidades de um ou mais constituintes (por exemplo, teor de umidade e/ou um ou mais porcentagens de teor de não umidade) do grão colhido com base, pelo menos em parte, em uma análise comparativa com os dados de teste de características RF 90 armazenados na base de dados 72.

[0037] Os dados de teste de características RF 90 podem ser armazenados como um ou mais mapas de resposta de sinal RF 92, 94, 96, como indicado no geral na esquerda inferior da figura 2. Alternativamente, as características RF podem ser armazenadas utilizando uma outra estrutura de dados, tal como um tabela de busca multidimensional. Quando armazenadas em um ou mais mapas de resposta 92, 94, 96, as características RF podem ser colocadas em gráficos como traços, linhas, ou curvas em um gráfico bidimensional de faixa de frequência em função do parâmetro de resposta de sinal RF medido. Tais traços podem ser armazenados como série de pontos ou coordenadas discretas conectadas; ou armazenados na forma de fórmulas quando possível. Exemplos de tais mapas de resposta de sinal RF são discutidos mais detalhadamente a seguir relativo às figuras 4 e 5. A base de dados de características RF 72 pode armazenar uma pluralidade de tais mapas associados ou correspondentes a diferentes tipos de grão, com o controlador 16 então selecionando o mapa ou mapas de resposta apropriados (por exemplo, o mapa de resposta 92 mostrado nos fundamentos na figura 2) com base no tipo ou categoria de grão que está sendo atualmente processado pela colheitadeira combinada 10. Subsequentemente, o controlador 16 pode determinar ou estimar a massa de grão, o teor de umidade, e/ou um teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, na correspondência das leituras de sensor RF com uma resposta de sinal RF específica incluída nas respostas de sinal RF colocadas em gráfico no mapa de resposta de sinal RF 92. A maneira na qual o controlador 16 pode realizar tal função será agora descrita em mais detalhe relativo à figura 3.

[0038] Referindo-se agora à figura 3, um processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 é apresentado de acordo com uma modalidade exemplificativa não limitante. O processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 pode ser realizado pelo controlador 16 do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12 em modalidades da presente descrição. O processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 inclui um número de ETAPAS de processo 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, cada uma das quais é descrita, por sua vez, a seguir. Dependendo da maneira particular na qual o processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 é implementado, cada etapa ilustrada genericamente na figura 4 pode implicar em um único processo ou múltiplos subprocessos. Adicionalmente, as etapas ilustradas na figura 3 e descritas a seguir são providas a apenas a título de exemplo não limitante. Em modalidades alternativas do processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100, etapas de processo adicionais podem ser realizadas, certas etapas podem ser omitidas, e/ou as etapas de processo ilustradas podem ser realizadas em sequências alternativas.

[0039] O processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 começa na ETAPA 102 em resposta à ocorrência de um evento de gatilho predeterminado. Em certos casos, o evento de gatilho pode ser detecção da admissão de plantas de cultura divididas na colheitadeira combinada 10 (figura 1). Em outros casos, o processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 pode ser iniciado em resposta a um evento de gatilho diferente, tal como em resposta a entrada de operador recebida por meio da interface de operador 26 indicando que o processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 é desejavelmente realizado.

[0040] Após o início (ETAPA 102), o processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 avança para a ETAPA 104. Na ETAPA 104, o controlador 16 recebe leituras de sensor RF do subsistema de sensor RF 88 (figura 2). No exemplo ilustrado, especificamente, o controlador 16 recebe leituras de sensor RF dos sensores RF 54, 56 posicionados no elevador de grão limpo 52 durante a ETAPA 104. Em seguida (ou simultaneamente ou antes da ETAPA 104), o controlador 16 recupera características RF apropriadas da base de dados de características RF 72 (figura 2). Como indicado na figura 3 pela seta 116, o controlador 16 pode determinar as características RF pertinentes para recoleta e subsequente consideração utilizando vários tipos de critérios de filtro. Em geral, em modalidades, a base de dados de características RF 72 pode conter múltiplos conjuntos de dados de características RF, com cada conjunto de dados correspondendo a um tipo de grão particular ou uma categoria de grão particular. Em tais modalidades, o controlador 16 pode identificar o tipo de grão ou categoria de grão particular atualmente processado pela colheitadeira combinada 10; por exemplo, com base em entrada de operador recebida por meio da interface de operador 26, com base em dados de GPS se correlacionados ao tipo de grão, e/ou com base em qualquer tipo de técnica de identificação de grão automatizada, tal como processamento de imagem de uma alimentação de câmera ao vivo ou medições de resposta de superfície do grão colhido. Exemplos de tipos de grão incluem, mas sem se limitar a milho, canola, soja, trigo, aveias, e girassóis. Categorias de grão podem ser diferenciadas pela composição geral dos grãos, tais como grãos ricos em proteína ou óleo. O controlador 16 pode então extrair as características RF apropriadas da base de dados 72 etiquetada ou ligada ao tipo ou categoria de grão atualmente processado. Uma abordagem similar pode também ser utilizada para filtro pelo teor de umidade após um teor de umidade ter sido estimado pelo controlador 16, como descrito a seguir. Em outras modalidades, outros critérios de filtro podem ser utilizados; ou o controlador 16 pode simplesmente comparar todas as características RF armazenadas na base de dados 72 com as leituras de sensor RF durante a ETAPA 108 subsequentemente realizada.

[0041] Em seguida, na ETAPA 108 do processo 100 (figura 3), o controlador 16 determina múltiplos parâmetros desconhecidos que descrevem o grão atualmente processado colhido pela colheitadeira combinada 10. Em várias modalidades, tais parâmetros incluirão a massa de grão e a fração do grão colhido composta de um tipo ou tipos de constituinte particular; por exemplo, proteína, celulose, amido, ou teor de óleo. O controlador 16 também adequadamente estima o teor de umidade do grão colhido durante ou antes da ETAPA 108 e então compensa a estimativa do teor de umidade na determinação de massa de grão e nível(is) de teor de constituinte para maior precisão. Em modalidades, o controlador 16 pode utilizar as leituras de sensor RF providas pelos sensores RF 54, 56 para estimar o teor de umidade; por exemplo, pela comparação das leituras de sensor RF 54, 56 com as características RF recuperadas para amostras de grãos testadas tendo teores de umidade conhecidos de níveis variados. Discussão adicional a esse respeito é provida a seguir relativa à figura 4. Em outros casos, o teor de umidade pode ser determinado de uma outra maneira; ou qualquer tal estimativa do teor de umidade renderizada utilizando os dados de sensor RF pode ser combinada com outras estimativas de teor de umidade, se disponível. Em geral, então, vários tipos de entrada de dados de sensor não RF 118 podem ser considerados pelo controlador 16 durante a ETAPA 108, como indicado pela seta 118. Em casos em que tais dados 118 incluem entrada de operador indicativa do teor de umidade, medições de peso ou capacitância indicativas do teor de umidade, ou outra tal informação indicativa do teor de umidade, esses dados podem alternativamente ser utilizados para determinar o teor de umidade ou senão considerados durante a ETAPA 108.

[0042] As leituras de sensor RF são comparadas às características RF recuperadas para estimar a massa de grão e quantidades de um ou mais constituintes no grão colhido. O controlador 16 pode identificar uma característica particular com base nas leituras de sensor RF para determinar parâmetros desconhecidos (massa de grão e atributo(s) de grão), notando que o uso de múltiplas leituras de sensor RF capturadas em diferentes frequências ou faixas de frequência permite que múltiplos parâmetros desconhecidos sejam discernidos utilizando técnicas de referência cruzada. Posto diferentemente, o controlador 16 pode analisar as leituras de sensor RF utilizando as característica ou equações de correlação de RF recuperadas (como estabelecido pelos dados de teste); por exemplo, medições de cima para baixo e de dentro para fora podem ser utilizadas para planejar múltiplas variáveis para os constituintes nas modalidades. Com relação à massa de grão, em particular, as leituras de sensor RF podem ser utilizadas para inicialmente determinar um volume de grão à medida que o grão passa através de uma dada área de interrogação do sensor. Isso pode ser expresso, por exemplo, como uma profundidade de pilha de grãos no caso do sensor RF 54 mostrado na figura 2, que pode então ser convertida a uma medição volumétrica já que a largura e comprimento da pilha de grãos é geralmente conhecida (determinada pelo espaço configurado entre o alojamento do elevador de grão 98, as pás 80, e a correia transportadora 74). O volume de grão de cada pilha de grãos pode então ser convertido em massa (por exemplo, número de gramas) utilizando um fator de conversão conhecido, que pode então ser convertido em vazão de massa de grão e produtividade de cultura considerando a velocidade do elevador de grão limpo 52 (adicionalmente incluído nas entradas de sensor não RF 118) e outros tais fatores.

[0043] Após determinação da massa de grão, teor de umidade, e o teor de constituinte(s) do grão atualmente colhido (ETAPA 108), o controlador 16 vai para a ETAPA 110 e realiza qualquer número de ações. Tais ações podem incluir qualquer combinação do seguinte: (i) exibir tal informação no dispositivo de exibição 24 para referência por um operador; (ii) armazenar tal informação em memória 70 para criar, por exemplo, um registro de dados com etiqueta de tempo para subsequente referência ou análise; (iii) transmitir tal informação para uma outra entidade ou sistema por meio do enlace de dados 66; ou (iv) comandar acionador(es) 62 para ajustar um parâmetro operacional ou posição de componente em resposta a mudanças na vazão de massa de grão, teor de umidade, ou outro parâmetro relacionado ao grão. Após a ETAPA 110, o controlador 16 determina se o processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 deve terminar (ETAPA 112), por exemplo, por causa da desativação por um operador ou cessação de colheita de cultura pela colheitadeira combinada 10. Se for determinado que o processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 deve terminar, o controlador 16 termina o processo 100 correspondentemente. Senão, o controlador 16 retorna para a ETAPA 104 e realiza uma iteração adicional do processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100, como previamente descrito. Tais etapas podem ser realizadas de uma maneira relativamente rápida para permitir que o sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12 meça a massa de grão e níveis de constituinte (teor de umidade e/ou nível(is) de não teor de umidade) de uma maneira em tempo real e altamente responsiva.

[0044] A figura 4 apresenta um mapa de resposta RF exemplificativo 120 colocando em gráfico diversas características de resposta de sinal RF 122, 124, 126, 128, 130, 132 em uma faixa de frequência testada para um número de amostras de grãos testadas. Especificamente, no exemplo ilustrado, cada uma das amostras de grãos testadas correspondente às características RF 122, 124, 126, 128, 130, 132 tem um teor de umidade conhecido de 16%, em peso. Além de um teor de umidade conhecido, as amostras de grãos testadas também incluem níveis de teor de óleo e profundidades de pilha conhecidos no exemplo ilustrado, como indicado por uma legenda134. No caso de mapa de resposta RF 120, a resposta de sinal RF em consideração é o atraso de propagação ou deslocamento de fase de energia RF quando incidido contra (por exemplo, atravessado por) as amostras de grãos testadas. Várias outras características de resposta RF para amostras de grãos testadas tendo 16% teor de umidade, níveis de óleo variados, e/ou profundidades de pilha variadas podem também ser colocados em gráfico no mapa de resposta RF exemplificativo 120 em modalidades, mas não são mostrados na figura 4 para clareza visual.

[0045] Referindo-se às figuras 1-3 em combinação com a figura 4, o controlador 16 pode estimar o teor de umidade do grão atualmente colhido durante a ETAPA 106 do processo de medição de massa e constituinte de grão por RF 100 (figura 3) em modalidades. Novamente, o controlador 16 pode determinar o teor de umidade de qualquer maneira adequada, mas normalmente faz isso utilizando múltiplas correlações estabelecidas pelos dados de teste armazenados e múltiplas leituras de sensor capturadas pelos sensores RF 54, 56. Por exemplo, as características de resposta de sinal RF 122, 124, 126, 128, 130, 132 colocadas em gráfico pelo mapa de resposta RF 120 para amostra de grão testada tendo um nível de teor de umidade estabelecido podem ser consideradas em combinação com outras múltiplas características de resposta de sinal RF colocadas em gráfico 122 (ou equações de correlação) tendo outros níveis de teor de umidade estabelecidos. As leituras de sensor RF atuais, capturadas para diferentes frequências ou faixas de frequências, podem então ser utilizadas para identificar o nível do teor de umidade por correspondência geométrica ou padronizada com uma característica particular ou faixa de característica candidata. O nível de umidade determinado pode então ser utilizado para selecionar o mapa de resposta RF 120 para uso na avaliação da profundidade de pilha e do nível de teor de óleo do grão atualmente processado. Por exemplo, em uma modalidade na qual uma leitura de sensor RF é capturada a uma frequência de 8 GHz (como indicado na figura 4 por uma linha vertical 136), um deslocamento de fase detectado (adimensional na figura 4, mas adequadamente expresso em graus) pode corresponder a um marcador 138. Como o marcador 138 põe-se à ou fica adjacente à característica 130, pode-se determinar que o grão atualmente colhido tem uma profundidade de pilha de 2 centímetros (cm) e um nível de teor de óleo de aproximadamente 46% em peso. Uma vez determinada, a profundidade de pilha pode ser convertida em volume para uso na determinação de massa de grão. Uma abordagem similar pode também ser utilizada para determinar os outros níveis de teor de constituinte do grão atualmente colhido, permitido pelas leituras de sensoreamento RF e os dados de teste de características RF armazenados na base de dados 72.

[0046] No exemplo supradescrito, uma frequência de teste fixa de 8 GHz foi discutida. Referindo-se adicionalmente à figura 4, a linha vertical 140 adicionalmente denota uma frequência de teste de 16 GHz, com o marcador 142 indicando um valor de deslocamento de fase hipotético tomado ao longo da característica ou traço 130 que pode ser detectado em um cenário prático alternativo. Dessa forma, de qualquer maneira, as leituras de sensor RF indicam que o grão atualmente colhido tem um profundidade de pilha de 2 cm (dividida em uma pilha discreta suportada por uma das pás 80 do elevador de grão limpo 52) e um teor de óleo de aproximadamente 46%, em peso. Entretanto, como pode-se perceber comparando o espaçamento vertical entre a característica 130 e a característica mais próxima seguinte 132 (identificada como “G1” para 8 GHz e “G2” para 16 GHz na figura 4, “G” denotando “lacuna”), a separação ou resolução entre características aumenta com o aumento da frequência. Considerando isso, existe um benefício geral de conferir os sensores RF 54, 56 com frequências operacionais ou faixas de frequência que são maiores para melhorar a resolução e precisão. Simultaneamente, entretanto, o custo e complexidade de sensores RF tende a também aumentar a maiores frequências que caem com o domínio RF. Por esses motivos, em pelo menos algumas aplicações, os sensores RF 54, 56 operam cada qual em distintas frequências ou faixas de frequências entre 1 e 100 GHz em modalidades. Em outras modalidades, entretanto, um ou ambos os sensores RF 54, 56 podem operar fora da faixa supramencionada, desde que os sensores 54, 56 operem dentro do domínio RF.

[0047] No exemplo da figura 4, uma leitura de sensor RF capturada em uma única frequência RF fixa ou frequências RF fixas é considerada. Em modalidades adicionais, o sensor RF 54 e/ou sensor RF 56 pode capturar leituras de sensor RF em uma faixa de frequência predeterminada e, dessa forma, gerar uma assinatura de resposta RF para o grão atualmente colhido. O controlador 16 pode então geometricamente corresponder (por exemplo, utilizando um algoritmo de análise de imagem de correspondência de padrão) a assinatura RF detectada pelo sensor com uma assinatura RF correspondente ou característica contida na base de dados de características RF 72. Um exemplo de uma característica de resposta RF 146 é colocado em gráfico em um mapa de resposta RF 144 mostrado na figura 5. No mapa 144, mudanças detectadas na magnitude ou amplitude de onda RF (e, dessa forma, atenuação) é colocada no eixo geométrico vertical, enquanto a frequência é colocada no eixo geométrico horizontal. Embora o eixo geométrico de magnitude seja adimensional no exemplo ilustrado (embora o aumento de magnitude possa ser logarítmico), decibéis ou uma unidade similar podem ser utilizados em implementações reais. Adicionalmente, em outras modalidades, uma resposta RF diferente (por exemplo, deslocamento de fase, retrodispersão, polarização, reflexão, distribuição de potência, ou uma combinação dos mesmos) pode ser colocada em gráfico de uma maneira similar. Distintos recursos geométricos que podem ser utilizados para análise comparativa incluem um nadir que ocorre em uma magnitude mínima particular (MMIN) e uma frequência correspondente (f1), identificadas pelo marcador 148. Adicionalmente, mudanças pronunciadas na inclinação (indicadas por marcadores 150) em qualquer lado do marcador nadir 148 podem ser consideradas pela localização ou pelo espaçamento na dimensão de frequência (como indicado pela seta de ponta dupla 152). Dessa forma, pela correspondência de uma leitura de sensor como essa com uma característica RF ou assinatura similar, se não idêntica contida na base de dados de características RF 72, o controlador 16 pode identificar o grão atualmente colhido compartilhando as mesmas propriedades (por exemplo, profundidade de pilha, teor de umidade, e/ou nível de teor consistente) como faz a amostra de grão testada correspondente à característica RF ou assinatura identificada 146.

[0048] Pela análise comparativa supradescrita das leituras de sensor RF com os dados de teste armazenados na base de dados de características RF 72, medições de massa de grão e grão constituinte podem ser determinadas pelo sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12 de uma maneira altamente precisa e responsiva. Adicionalmente, tais parâmetros de grão podem ser determinados em tempo real ou tempo quase real, ainda minimizando exigências de calibração pelo uso de dados de verdade terrestre consolidados nos modelos ou características de referência armazenados como dados de teste de características RF. As etapas de processo anteriores são apresentadas apenas a título de ilustração e devem ser consideradas não limitantes, notando que outras técnicas de processamento podem ser empregadas em modalidades adicionais que permitem que massa de grão e atributos de grão (umidade e/ou níveis de teor de não umidade) sejam determinados por análise comparativa de leituras de sensor RF com “verdade terrestre” ou dados de teste armazenados em uma base de dados de características RF localizados internamente na colheitadeira combinada ou senão acessíveis ao controlador 16 do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF 12.

EXEMPLOS ENUMERADOS DO SISTEMA DE MEDIÇÃO DE MASSA E CONSTITUINTE DE GRÃO POR RADIOFREQUÊNCIA

[0049] Os exemplos seguintes do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF são adicionalmente providos e enumerados para facilidade de referência.

[0050] 1. Em uma primeira modalidade exemplificativa, um sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF utilizado internamente em uma colheitadeira combinada inclui um subsistema de sensor RF configurado para capturar leituras de sensor RF de um grão colhido em uma área da colheitadeira combinada contendo o grão atualmente colhido. Uma memória armazena uma base de dados de características RF, que contém dados de teste de características RF observadas para amostras de grãos testadas em uma ou mais faixas de frequência testadas. Um controlador, operacionalmente acoplado ao subsistema de sensor RF e à memória, é configurado para: (i) receber as leituras de sensor RF do subsistema de sensor RF; (ii) determinar massa de grão e um teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, nas leituras de sensor RF comparadas aos dados de teste de características RF; e (iii) realizar pelo menos uma ação, incluindo exibir ou armazenar valores associados, ou ajustar um componente da colheitadeira combinada, em resposta à determinação da massa de grão e do teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido.

[0051] 2. O sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF do exemplo 1, em que o subsistema de sensor RF inclui um primeiro sensor RF e um segundo sensor RF. O primeiro sensor RF configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma primeira frequência ou faixa de frequência. O segundo sensor RF configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma segunda frequência ou faixa de frequência diferente da primeira frequência ou faixa de frequência.

[0052] 3. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 2, em que a primeira frequência ou faixa de frequência é entre 1 e 300 GHz. A segunda frequência ou faixa de frequência é similarmente entre 1 e 300 GHz, embora sendo diferente da primeira frequência ou faixa de frequência.

[0053] 4. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 2, em que a colheitadeira combinada inclui um trajeto de fluxo de grão limpo que se estende de uma seção de limpeza de grão até um tanque de armazenamento de grão. O primeiro sensor RF é posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma primeira localização ao longo do trajeto de fluxo de grão limpo, enquanto o segundo sensor RF é posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma segunda localização ao longo do trajeto de fluxo de grão limpo à jusante da primeira localização.

[0054] 5. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 4, em que o primeiro sensor RF e segundo sensor RF capturam leituras de sensor RF simultâneas do grão atualmente colhido sem remoção do grão atualmente colhido do trajeto de fluxo de grão limpo.

[0055] 6. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 4, em que a colheitadeira combinada inclui um elevador de grão limpo através do qual o trajeto de fluxo de grão limpo se estende. O primeiro sensor RF é posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido quando suportado por uma pá do elevador de grão limpo, enquanto o segundo sensor RF é posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido quando descarregado através de uma saída do elevador de grão limpo.

[0056] 7. O sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF da reivindicação 1, em que o controlador é adicionalmente configurado para: (i) recuperar, a partir de dados de teste de características RF, características RF para amostras de grãos testadas tendo teores de umidade variáveis; e (ii) estimar um teor de umidade do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, no teor de umidade de pelo menos uma das características RF identificadas como correspondentes às leituras de sensor RF.

[0057] 8. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 1, em que o teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido, determinado pelo controlador, é selecionado a partir do grupo que consiste em um teor de óleo, um teor de proteína, um teor de celulose, e um teor de amido.

[0058] 9. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 1, em que pelo menos um subconjunto das leituras de sensor RF capturadas pelo subsistema de sensor RF mede um deslocamento de fase de energia RF quando incidida contra o grão atualmente colhido. Adicionalmente, os dados de teste de características RF incluem dados de teste que correlacionam deslocamento de fase de energia RF observado em uma faixa de frequência testada.

[0059] 10. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 1, em que pelo menos um subconjunto das leituras de sensor RF capturadas pelo subsistema de sensor RF mede atenuação de energia RF quando incidida contra o grão atualmente colhido. Adicionalmente, os dados de teste de características RF incluem dados de teste que correlacionam atenuação de energia RF observada em uma faixa de frequência testada.

[0060] 11. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 1, em que os dados de teste de características RF incluem pelo menos um mapa de resposta de sinal RF que coloca em gráfico as respostas de sinal RF das amostras de grãos testadas em uma faixa de frequência testada.

[0061] 12. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 11, em que o subsistema de sensor RF inclui um primeiro sensor RF é configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma faixa de frequência que sobrepõe a faixa de frequência testada. Adicionalmente, o controlador é configurado para determinar a massa de grão e o teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, em correspondência das leituras de sensor RF com uma resposta de sinal RF específica incluída nas respostas de sinal RF colocadas em gráfico no mapa de resposta de sinal RF.

[0062] 13. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 1, em que o controlador é adicionalmente configurado para: (i) identificar um tipo de grão do grão atualmente colhido; (ii) recuperar características RF selecionadas da base de dados de características RF correspondentes ao tipo de grão identificado; e (iii) utilizar as características RF selecionadas na determinação da massa de grão e do teor de constituinte do grão atualmente colhido.

[0063] 14. O sistema de medição de massa e constituinte do grão por RF do exemplo 1, em que o controlador é adicionalmente configurado para: (i) estimar um teor de umidade do grão atualmente colhido; (ii) recuperar as características RF selecionadas da base de dados de características RF correspondentes ao teor de umidade estimado; e (iii) utilizar as características RF selecionadas na determinação da massa de grão e o teor de constituinte do grão atualmente colhido.

[0064] 15. Em modalidades adicionais, sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF inclui um subsistema de sensor RF, uma memória que armazena uma base de dados de características RF, e um controlador operacionalmente acoplado ao subsistema de sensor RF e à memória. O subsistema de sensor RF inclui, por sua vez, primeiro e segundo sensores RF. O primeiro sensor RF é configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma primeira frequência ou faixa de frequência. Comparativamente, o segundo sensor RF é configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma segunda frequência ou faixa de frequência diferente da primeira frequência ou faixa de frequência. A base de dados de características RF contém dados de teste de características RF observadas para amostras de grãos testadas em uma ou mais faixas de frequência testadas. O controlador é configurado para: (i) receber as leituras de sensor RF do subsistema de sensor RF; (ii) determinar massa de grão e um teor de umidade do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, nas leituras de sensor RF comparadas aos dados de teste de características RF; e (iii) realizar pelo menos uma ação em resposta à determinação da massa de grão e teor de umidade do grão atualmente colhido.

CONCLUSÃO

[0065] Foram dessa forma providas modalidades de um sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF para uso internamente em colheitadeiras combinadas. Modalidades do sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF vantajosamente permitem medições de massa de grão e constituintes de grão com mínimas exigências de calibração. Em modalidades, isso é conseguido capturando leituras de sinal RF do grão colhido em múltiplas frequências no domínio de RF e, talvez, nas bandas de frequência de micro-ondas e/ou MMW. Adicionalmente, dados de verdade terrestres são coletados experimentalmente e utilizados para construir características RF, que são consolidadas para armazenamento em uma base de dados de características RF. Tais características correlacionam atributos RF mensuráveis com propriedades conhecidas do grão, tais como massa do grão, teor de umidade, e níveis de teor de constituinte não umidade (por exemplo, óleo, amido, proteína, ou celulose). Os atributos RF são convenientemente medidos em termos de atraso de propagação (fase) e/ou atenuação (mudanças de magnitude ou amplitude), com outras medições (por exemplo, polarização, distribuição de densidade de potência, reflexão, e retrodispersão) também potencialmente consideradas pelo controlador do sistema de medição em modalidades. Dessa maneira, medições em tempo real altamente precisas de parâmetros de grão podem ser determinadas utilizando o sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF provendo operadores e outros indivíduos com informação pertinente adicional de vários grãos colhidos utilizando colheitadeiras combinadas.

[0066] Na forma aqui usada, as formas singulares “a”, “uma”, e “o”, “a” devem incluir as formas plurais igualmente, a menos que o contexto indique claramente de outra forma. Deve-se entender adicionalmente que os termos “compreende” e/ou “compreendendo”, quando usados nesse relatório descritivo, especificam a presença de recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não eliminam a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, operações, elementos, componentes e/ou grupos dos mesmos.

[0067] A descrição da presente descrição foi apresentada para efeitos de ilustração e descrição, mas não visa ser exaustiva ou limitada à descrição na forma descrita. Muitas modificações e variações ficarão aparentes aos versados na técnica sem fugir do escopo e espírito da descrição. Modalidades explicitamente referenciadas aqui foram escolhidas e descritas a fim de explicar melhor os princípios da descrição e sua aplicação prática, e permitir que outros versados na técnica entendam a descrição e reconheçam muitas alternativas, modificações e variações no(s) exemplo(s) descrito(s). Dessa forma, várias modalidades e implementações além das explicitamente descritas estão dentro do escopo das reivindicações seguintes.

Claims

Sistema de medição de massa e constituinte de grão por radiofrequência (RF) (12) utilizado internamente em uma colheitadeira combinada (10), o sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12), caracterizado pelo fato de que compreende:
um subsistema de sensor RF (88) configurado para capturar leituras de sensor RF de um grão atualmente colhido em uma área da colheitadeira combinada (10) contendo o grão atualmente colhido;
uma memória (70) que armazena uma base de dados de características RF (72), a base de dados de características RF (72) contendo dados de teste de características RF observadas para amostras de grãos testadas em uma ou mais faixas de frequência testadas; e
um controlador (16) operacionalmente acoplado ao subsistema de sensor RF (88) e à memória (70), o controlador (16) configurado para:
receber (104) as leituras de sensor RF do subsistema de sensor RF (88);
determinar (108) massa de grão e um teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, nas leituras de sensor RF comparadas aos dados de teste de características RF; e
realizar (110) pelo menos uma ação, incluindo exibir ou armazenar valores associados a, ou ajustar um componente da colheitadeira combinada (10), em resposta à determinação da massa de grão e do teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o subsistema de sensor RF (88) compreende:
um primeiro sensor RF (54) configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma primeira frequência ou faixa de frequência; e
um segundo sensor RF (56) configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma segunda frequência ou faixa de frequência diferente da primeira frequência ou faixa de frequência.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a primeira frequência ou faixa de frequência é entre 1 e 300 Gigahertz (GHz); e
em que a segunda frequência ou faixa de frequência é entre 1 e 300 GHz, embora sendo diferente da primeira frequência ou faixa de frequência.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a colheitadeira combinada (10) inclui um trajeto de fluxo de grão limpo que se estende de uma seção de limpeza de grão (42) até um tanque de armazenamento de grão (53);
em que o primeiro sensor RF (54) é posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma primeira localização ao longo do trajeto de fluxo de grão limpo; e
em que o segundo sensor RF (56) é posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma segunda localização ao longo do trajeto de fluxo de grão limpo à jusante da primeira localização.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro sensor RF (54) e o segundo sensor RF (56) capturam leituras de sensor RF simultâneas do grão atualmente colhido sem remoção do grão atualmente colhido do trajeto de fluxo de grão limpo.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a colheitadeira combinada (10) inclui um elevador de grão limpo (52) através do qual o trajeto de fluxo de grão limpo se estende;
em que o primeiro sensor RF (54) é posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido quando suportado por uma pá (80) do elevador de grão limpo (52); e
em que o segundo sensor RF (56) é posicionado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido quando descarregado através de uma saída (82) do elevador de grão limpo (52).
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (16) é adicionalmente configurado para:
recuperar, a partir de dados de teste de características RF, características RF para amostras de grãos testadas tendo teores de umidades variáveis; e
estimar um teor de umidade do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, no teor de umidade de pelo menos uma das características RF identificadas como correspondentes às leituras de sensor RF.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido, como determinado pelo controlador (16), é selecionado a partir do grupo que consiste em um teor de óleo, um teor de proteína, um teor de celulose, e um teor de amido.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um subconjunto das leituras de sensor RF capturadas pelo subsistema de sensor RF (88) mede um deslocamento de fase de energia RF quando incidido contra o grão atualmente colhido; e
em que os dados de teste de características RF incluem dados de teste que correlacionam deslocamento de fase de energia RF observado em uma faixa de frequência testada.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que pelo menos um subconjunto das leituras de sensor RF capturadas pelo subsistema de sensor RF (88) mede atenuação de energia RF quando incidida contra o grão atualmente colhido; e
em que os dados de teste de características RF incluem dados de teste que correlacionam atenuação de energia RF observada em um faixa de frequência testada.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os dados de teste de características RF compreendem pelo menos um mapa de resposta de sinal RF (120, 144) que coloca em gráfico as respostas de sinal RF das amostras de grãos testadas em uma faixa de frequência testada.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o subsistema de sensor RF (88) compreende um primeiro sensor RF (54) que é configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma faixa de frequência que sobrepõe a faixa de frequência testada; e
em que o controlador (16) é configurado para determinar a massa de grão e o teor do primeiro constituinte do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, na correspondência das leituras de sensor RF com uma resposta de sinal RF específica incluída nas respostas de sinal RF colocadas em gráfico no mapa de resposta de sinal RF (120, 144).
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (16) é adicionalmente configurado para:
identificar um tipo de grão do grão atualmente colhido;
recuperar (106) características RF selecionadas da base de dados de características RF (72) correspondentes ao tipo de grão identificado; e
utilizar as características RF selecionadas na determinação da massa de grão e no teor de constituinte do grão atualmente colhido.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador (16) é adicionalmente configurado para:
estimar um teor de umidade do grão atualmente colhido;
recuperar (106) características RF selecionadas da base de dados de características RF (72) correspondentes ao teor de umidade estimado; e
utilizar as características RF selecionadas na determinação da massa de grão e no teor de constituinte do grão atualmente colhido.
Sistema de medição de massa e constituinte de grão por radiofrequência (RF) (12) utilizado internamente em uma colheitadeira combinada (10), o sistema de medição de massa e constituinte de grão por RF (12) caracterizado pelo fato de que compreende:
um subsistema de sensor RF (88), compreendendo:
um primeiro sensor RF (54) configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma primeira frequência ou faixa de frequência; e
um segundo sensor RF (56) configurado para capturar leituras de sensor RF do grão atualmente colhido em uma segunda frequência ou faixa de frequência diferente da primeira frequência ou faixa de frequência;
uma memória (70) que armazena uma base de dados de características RF (72), a base de dados de características RF (72) contendo dados de teste de características RF observadas para amostras de grãos testadas em uma ou mais faixas de frequência testadas; e
um controlador (16) operacionalmente acoplado ao subsistema de sensor RF (88) e à memória (70), o controlador (16) configurado para:
receber (104) as leituras de sensor RF do subsistema de sensor RF (88);
determinar (108) massa de grão e um teor de umidade do grão atualmente colhido com base, pelo menos em parte, nas leituras de sensor RF comparadas aos dados de teste de características RF; e
realizar (110) pelo menos uma ação em resposta à determinação da massa de grão e teor de umidade do grão atualmente colhido.