BR102020024168A2

BR102020024168A2 - medição a laser montada no tambor de plataforma de colheita

Info

Publication number: BR102020024168A2
Application number: BR102020024168-0A
Authority: BR
Inventors: Cory Douglas Hunt; Jethro Martin
Original assignee: Cnh Industrial America Llc
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2020-11-26
Publication date: 2021-06-08
Also published as: EP3827656A1; EP3827656B1; US20210153435A1; US11793111B2

Abstract

Trata-se de método e aparelho para detectar os parâmetros de um campo de cultura com uma plataforma de uma colheitadeira. A plataforma inclui um tambor configurado para extrair uma cultura de um campo de cultura em direção à plataforma, conforme a colheitadeira se move através do campo de cultura, e pelo menos um sensor de distância montado no tambor. Dados são recebidos a partir do pelo menos um sensor de distância montado no tambor, processados e usados para detectar os parâmetros de um campo de cultura.

Description

MEDIÇÃO A LASER MONTADA NO TAMBOR DE PLATAFORMA DE COLHEITA

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] Os exemplos da presente invenção referem-se, em geral, a uma plataforma de uma máquina de corte de planta (por exemplo, uma colheitadeira) e, mais especificamente, a medir a distância e/ou determinar o alcance usando um sistema a laser montado no tambor (por exemplo, um sistema de distância e alcance a laser; LiDAR) em uma máquina de corte de plantas.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Uma colheitadeira agrícola, por exemplo, uma máquina de corte de plantas, como, porém não se limitando a, uma colheitadeira combinada ou um enleirador, que inclui, em geral, uma plataforma operável para cortar e coletar as plantas ou os materiais de cultura ("cultura") conforme a colheitadeira é conduzida sobre um campo de cultura. Um tambor pode ser montado na plataforma para auxiliar na coleta da cultura, elevando a cultura e/ou puxando a cultura em direção à plataforma para o corte e para a coleta.

[003] As informações analíticas associadas à cultura e ao campo da cultura são úteis para maximizar o rendimento. As informações analíticas podem ser reunidas pela colheitadeira durante as atividades de colheita da cultura atual e processadas para uso subsequente no plantio e colheita de culturas futuras.

[004] As colheitadeiras estão se tornando cada vez mais automatizadas. Os aspectos da automação incluem a automação da direção (por exemplo, a prevenção de colisões) e a direção remota.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[005] Um aparelho de colheita que inclui uma colheitadeira, uma plataforma acoplada à colheitadeira, sendo que a plataforma inclui um tambor configurado para extrair a cultura de um campo de cultura em direção à plataforma conforme a colheitadeira se move através do campo de cultura, em que pelo menos um sensor de distância é posicionado no tambor, sendo que cada um do pelo menos um sensor de distância é configurado para detectar as informações de distância; e um sistema de controle configurado para receber as informações de distância detectadas do pelo menos um sensor de distância para detectar pelo menos um parâmetro de campo de cultura.

[006] Um método para detectar os parâmetros de um campo de cultura. O método inclui o recebimento de dados de pelo menos um sensor de distância montado em um tambor de uma colheitadeira, o processamento dos dados a partir do pelo menos um sensor de distância e a detecção de pelo menos um parâmetro de campo de cultura dos dados processados.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[007] Para fins de ilustração, são mostrados nos desenhos exemplos da presente invenção. Deve ser entendido, no entanto, que a invenção não está limitada as disposições, dimensões e instrumentos precisos mostrados. Os números semelhantes indicam os elementos semelhantes em todos os desenhos. Quando mais de um elemento igual ou semelhante é representado, um número de referência comum pode ser usado com uma designação de letra correspondente aos respectivos elementos. Quando os elementos são referidos, coletivamente, ou um elemento não específico é referido, a designação da letra pode ser omitida. Nos desenhos:
A Figura 1 é uma vista frontal de uma colheitadeira com uma plataforma anexada, que inclui um tambor com sensor de distância montado, de acordo com os exemplos descritos no presente documento;
A Figura 2A, 2B, e 2C são vistas de três disposições dos sensores montados em um tambor, de acordo com exemplos descritos no presente documento;
A Figura 3 é um diagrama de blocos de um sistema de controle, de acordo com os exemplos descritos no presente documento;
As Figuras 4, 5, e 6 são fluxogramas para detectar os parâmetros de campo de cultura, ajustar a operação do veículo e controlar os sensores de distância, respectivamente, de acordo com os exemplos descritos no presente documento; e
A Figura 7 é um diagrama de blocos que descreve os componentes para o uso na implementação de aparelhos e exemplos descritos no presente documento.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[008] Agora será feita referência em detalhes aos vários exemplos da revelação, nos termos do presente documento, ilustrados nos desenhos anexos. Certa terminologia é usada na descrição a seguir apenas por conveniência e não é limitativa. Os termos direcionais, como superior, inferior, esquerda, direita, acima, abaixo e diagonal, são usados em relação aos desenhos anexos. O termo “distal” significa longe do centro de um corpo. O termo "proximal" significa mais perto do centro de um corpo e/ou mais longe da extremidade "distal". As palavras "para dentro" e "para fora” referem-se as direções mais perto e longe, respectivamente, do centro geométrico do elemento identificado e das partes designadas do mesmo. Tais termos direcionais, usados em conjunto com a seguinte descrição dos desenhos, não devem ser interpretados para limitar o escopo do pedido em questão de qualquer maneira não explicitamente estabelecida. Além disso, o termo "um", conforme usado na especificação, significa "pelo menos um". A terminologia inclui as palavras acima, especificamente, mencionadas, seus derivados e as palavras de significados semelhantes.

[009] Os termos “cultura e “material de cultura” são usados ao longo do relatório descritivo por conveniência e deve ser entendido que esse termo não se destina a ser limitativo. A plataforma do pedido, em questão, é aplicável a uma variedade de culturas, incluindo, mas não se limitando a, trigo, soja e pequenos grãos.

[010] O termo "acoplado", tal como usado no presente documento, refere-se a qualquer conexão lógica, óptica, física ou elétrica, enlace ou semelhante pelo qual os sinais ou luz produzida ou fornecida por um elemento do sistema são transmitidos a outro elemento acoplado. A menos que descrito de outra forma, os elementos ou dispositivos acoplados não são necessariamente conectados, de maneira direta, uns aos outros e podem ser separados por componentes intermediários, elementos ou meios de comunicação que podem modificar, manipular ou transportar os sinais ou luz.

[011] O termo "cerca de", conforme usado no presente documento, quando se refere a um valor mensurável, tal como uma quantidade, uma duração temporal e semelhantes, destina-se a abranger variações de ± 20%, ± 10%, ± 5%, ± 1% ou ± 0,1% a partir do valor especificado, conforme tais variações são apropriadas.

[012] O termo "substancialmente", conforme usado no presente documento, deve significar considerável em extensão, em grande parte, mas não totalmente, o que é especificado, ou uma variação apropriada do mesmo, como é aceitável no campo da técnica.

[013] Ao longo do pedido em questão, vários aspectos do mesmo podem ser apresentados em um formato de alcance. Deve ser entendido que a descrição em formato de alcance é meramente por conveniência e brevidade, e não deve ser interpretada como uma limitação inflexível no escopo da revelação em questão. Em conformidade, a descrição de um alcance deve ser considerada como tendo revelado, especificamente, todos os sub alcance possíveis, bem como valores numéricos individuais dentro desse alcance. Por exemplo, a descrição de um alcance, como de 1 a 6, deve ser considerada como tendo os sub alcances revelados, especificamente ,como de 1 a 3, de 1 a 4, de 1 a 5, de 2 a 4, de 2 a 6, de 3 a 6 etc., bem como os números individuais dentro desse alcance por exemplo, 1, 2, 2,7, 3, 4, 5, 5,3 e 6. Isso se aplica, de maneira independente, da amplitude do alcance.

[014] Adicionalmente, os recursos, vantagens e características descritos dos exemplos da revelação, em questão, podem ser combinados de qualquer maneira adequada em uma ou mais realizações. Um versado na técnica relevante reconhecerá, à luz da descrição do presente documento, em que a revelação do assunto pode ser praticada sem uma ou mais das características ou vantagens específicas de um exemplo particular. Em outros casos, recursos e vantagens adicionais podem ser reconhecidos em certas realizações que podem não estar presentes em todos os exemplos da presente revelação

[015] Com referência agora aos desenhos, a Figura 1 ilustra uma colheitadeira agrícola 100, de acordo com um exemplo da presente revelação. Apenas para fins exemplificativos, a colheitadeira agrícola é ilustrada como uma ceifeira debulhadora. A colheitadeira 100 inclui uma plataforma 102 anexada a uma extremidade dianteira da colheitadeira 100, que está configurada para cortar as culturas, que incluem (sem limitação) pequenos grãos (por exemplo, trigo, soja, grão, etc.), e para induzir as culturas cortadas em um alojamento de alimentador 106 conforme a colheitadeira avança sobre um campo de cultura.

[016] A plataforma 102 é uma plataforma de múltiplos segmentos, que inclui um segmento central 150A, um segmento de asa direita 150B adjacente a um lado direito do segmento central 150A e um segmento de asa esquerda 150C adjacente a um lado esquerdo do segmento central. O segmento central 150A está posicionado na frente do alojamento de alimentador 106 e pode ser elevado/abaixado em relação à colheitadeira 100. O segmento direito 150B e o segmento esquerdo 150C podem ser elevado/abaixados para se conformar à superfície do campo de cultura. Durante a operação normal, todos os três segmentos 150A/150B/150C estão envolvidos na colheita de material de cultura do campo de cultura (referido no presente documento como o "estado operacional"). Em certas situações, como em uma porção incomumente úmida/lamacenta do campo de cultura, os segmentos direito e/ou esquerdo 150B são elevados de modo que os mesmos não capturem mais efetivamente a cultura (referida no presente documento como um "estado elevado") em ordem para evitar que a plataforma 102 fique atolada no campo de cultura. Embora uma plataforma de três segmentos seja ilustrada e descrita, a invenção é igualmente aplicável as plataformas com menos segmentos (por exemplo, uma única plataforma não ajustável, uma plataforma de dois segmentos) ou mais segmentos.

[017] A plataforma 102 inclui uma estrutura 103 que tem um piso 104 que é sustentado na proximidade desejada da superfície de um campo de cultura. O segmento central, direito e esquerdo 150A, 150B e 150C se estendem, de maneira transversal, ao longo de uma borda dianteira do piso 104, isto é, na direção da largura da colheitadeira. O segmento central, direito e esquerdo 150A, 150B e 150C são configurados para cortar culturas em preparação para indução no alojamento de alimentador 106. A plataforma 102 pode incluir uma ou mais correias transportadoras de via para transportar as culturas cortadas para o alojamento de alimentador 106, que é configurado para transportar as culturas cortadas para a colheitadeira para debulhar e limpar à medida que a colheitadeira 100 avança sobre um campo de cultura

[018] A plataforma 102 inclui um tambor rotativo alongado 116 que se estende acima e em uma estreita proximidade com os segmentos 150A, 150B e 150C. O tambor rotativo 116 é configurado para cooperar com um ou mais transportadores de via no transporte de cultura cortadas para o alojamento de alimentador 106 para a debulha e limpeza. De acordo com um exemplo como mostrado na Figura 1, uma barra de corte 110 é posicionada na frente dos segmentos 150A, 150B e 150C.

[019] Um sensor de distância 160 está posicionado no tambor 116. O sensor de distância produz as informações de distância que representam uma distância do sensor 160 a um objeto situado em uma direção de sensoriamento (ponto) ou região de sensoriamento (linha ou área) capaz de realizar a detecção pelo sensor de distância 160. Em um exemplo, o sensor de distância 160 é um sensor de distância e alcance a laser de feixe único (LiDAR). Em outros exemplos, o sensor de distância 160 pode ser um sensor de varredura LiDAR ou outro tipo de sensor capaz de determinar uma distância a um objeto situado em uma direção ou região de sensoriamento.

[020] Como as Figuras 2A, 2B, e 2C representam um tambor 116 da plataforma 102 com três exemplos de disposições de sensor de distância. Embora um único tambor 116 seja ilustrado e descrito, a invenção é aplicável a plataformas com múltiplos tambores (por exemplo, um tambor associado a cada segmento de um tambor de múltiplos segmentos). Em conformidade, outras disposições de sensores serão compreendidas por aqueles versados na técnica, a partir da descrição mencionada no presente documento, e são consideradas dentro do escopo da presente revelação.

[021] O movimento do tambor 116, no qual o sensor de distância 160 está montado, permite a obtenção de medições adicionais com o sensor de distância 160 do que seria possível com o mesmo sensor que foi montado estaticamente na colheitadeira 100 ou no tambor 102. Por exemplo, um sensor LiDAR de feixe único pode obter dados sobre a cultura/objetos situados em uma linha perpendicular ao campo de cultura através da qual a colheitadeira 100 faz o percurso conforme o sensor 160 se move em um arco com a rotação do tambor 116. Isso pode ser usado para identificar a altura do cultura que está sendo colhida, para identificar a distância de um objeto no caminho da colheitadeira e para identificar a altura do objeto no caminho da colheitadeira. Os sensores de distância do feixe de varredura, como um sensor de varredura LiDAR, obtêm dados paralelos ao campo de cultura. Isso pode ser usado para obter dados como a largura do objeto, identificação de vários objetos e densidade da cultura.

[022] Na Figura 2A, um único sensor de distância 160 é montado no tambor 116. À medida que o tambor 116 gira, o sensor de distância 160 reúne os dados de distância para cultura/objetos diretamente na frente da colheitadeira 100 em cada localização de sensor, (por exemplo, para um único sensor de distância de feixe) e diretamente na frente e nas laterais de cada localização do sensor (por exemplo, para um sensor de distância do feixe de varredura).

[023] Na Figura 2B, os múltiplos sensores de distância 160 (sensores de distância 160a-c) são espaçados através do tambor 116 em uma direção paralela ao campo de cultura. Isso permite a reunião de dados de distância com granularidade mais fina do que a disponível com um único sensor do mesmo tipo. Conforme o tambor 116 gira, os sensores de distância 160 reúnem os dados de distância para cultura/objetos diretamente na frente da colheitadeira 100 em cada localização do sensor (por exemplo, para um único sensor de distância de feixe) e diretamente na frente e nas laterais de cada localização do sensor (por exemplo, para um sensor de distância do feixe de varredura).

[024] Na Figura 2C, os múltiplos sensores de distância 160 (sensores de distância 160d-f) são espaçados em torno do tambor 116 em uma direção circunferencial. Isso permite a reunião de dados de distância com granularidade mais fina no tempo que está disponível com um único sensor do mesmo tipo, uma vez que há menos tempo entre os sensores apontados na direção de percurso (por exemplo, em oposição para cima/para baixo/para trás em relação ao direção de percurso. À medida que o tambor 116 gira, os sensores de distância 160 reúne os dados de distância para cultura/objetos diretamente na frente da colheitadeira 100 em cada localização do sensor (por exemplo, para um único sensor de distância de feixe) e diretamente na frente e nas laterais de cada localização do sensor (por exemplo, para um sensor de distância do feixe de varredura).

[025] A Figura 3 representa um sistema de controle para reunir os dados de distância que usam os sensores de distância montados em um tambor 160 (sensores de distância 160a-c nesse exemplo). Uma fonte de alimentação 300 fornece energia para os sensores de distância 160. A fonte de alimentação 300 pode ser uma fonte de alimentação da colheitadeira 100. A fonte de alimentação 300 fornece energia para os sensores de distância 160 através de um anel deslizante 302 montado próximo a um eixo geométrico de rotação do tambor 116. Em outros exemplos, os sensores de distância 160 podem incluir sua própria fonte de alimentação ou uma fonte de alimentação adjacente, como uma bateria ou uma fonte de energia cinética que produz energia a partir da rotação do sensor em torno do eixo geométrico de rotação do tambor 116. Nos exemplos em que a fonte de alimentação 300 faz parte do sensor de distância 160 ou é adjacente aos sensores de distância, o deslizamento para a direita 302 pode ser omitido.

[026] Em um exemplo, os sensores de distância 160 incluem um transmissor 306 para transmitir dados de distância, sem fio, coletados pelos sensores de distância. Em outro exemplo, os dados de distância são transmitidos por meio de uma conexão com fio (por exemplo, através do anel deslizante 302).

[027] Um sistema de controle de implemento 748 (ver Figura 7 e discussão relacionada) inclui um monitor de sensor 304 e um monitor posicionado de tambor 310. O monitor de sensor 304 monitora os dados de distância recebidos dos sensores de distância. Em um exemplo, o monitor de sensor 304 inclui um receptor 308 para receber os dados de distância, sem fio, transmitidos pelos sensores de distância. Em outro exemplo, os dados de distância são recebidos por meio de uma conexão com fio (por exemplo, por meio do anel deslizante 302).

[028] O monitor de posição do tambor 310 monitora a orientação do tambor 116 em relação ao sensor (ou sensores) 160 montado no tambor para determinar a orientação do pelo menos um sensor. O monitor de posição do tambor 310 pode monitorar um sinal de indexação gerado pelo tambor 116 que corresponde à orientação atual do sensor (ou sensores). O monitor de posição do tambor 310 pode, então, rastrear a posição do tambor/ sensor (ou sensores) conforme o tambor gira (por exemplo, com base em uma taxa de rotação do tambor 116)

[029] As Figuras. 4, 5, e 6 são fluxogramas para detectar os parâmetros de campo de cultura, ajustar a operação do veículo e controlar os sensores de distância, respectivamente. As etapas são descritas com referência ao hardware descrito no presente documento, porém não devem ser limitadas a tais implementações. Embora mostrado como ocorrendo em série, os blocos das Figuras 4, 5 e 6 podem ser reordenados ou paralelizados dependendo da implementação. Adicionalmente, um versado na técnica entenderá, a partir da descrição presente no documento, que uma ou mais etapas/blocos podem ser omitidos e uma ou mais etapas adicionais/alternativas podem ser incorporadas.

[030] A Figura 4 representa um fluxograma 400 de etapas de exemplo para detectar os parâmetros de campo de cultura (por exemplo, altura de cultura da colheita e obstáculos no campo de cultura). No bloco 402, recebe os dados de distância de um ou mais sensores de distância 160. Para um sensor de distância de feixe único, os dados de distância recebidos incluem a distância de um respectivo sensor a um objeto/cultura detectado e um selo de tempo associado à coleta de dados de distância. Para um sensor de distância do feixe de varredura, os dados recebidos incluem, adicionalmente, um parâmetro angular que pode ser usado para determinar a direção que o feixe estava apontando quando a distância foi coletada, a distância da colheitadeira 100 ao obstáculo e a posição do obstáculo no horizonte em relação à colheitadeira 100.

[031] No bloco 404 e no bloco 406, monitorar os dados do sensor de distância recebidos dos sensores de distância e a posição do tambor, respectivamente. O monitor de sensor 304 e o monitor de posição do tambor 310 podem monitorar os dados do sensor de distância e a posição do tambor, respectivamente.

[032] No bloco 408 e no bloco 410, processar os dados do sensor de distância monitorados e a posição do tambor são processados para detectar os parâmetros do campo de cultura. O sistema de controle do implemento 748 pode processar os dados do sensor de distância monitorados e a posição do tambor é processada para detectar os parâmetros do campo de cultura. Para detectar a altura da cultura usando um único sensor de distância de feixe, o sistema de controle do implemento pode determinar a orientação do sensor de distância quando a medição da distância diminuir, de maneira abrupta, ( que indica que o sensor está se dirigindo para a cultura). Para detectar um obstáculo, o sistema de controle do implemento pode determinar quando uma medição de distância é relativamente longa, por exemplo, 10 pés a 100 pés, e a altura está acima da altura da cultura detectada, por exemplo, outra colheitadeira no campo de cultura ou uma cerca no perímetro do campo de cultura. Ao incorporar as medições de distância de outros sensores de distância e/ou sensores de varredura, os parâmetros de campo de cultura adicionais podem ser detectados.

[033] A Figura 5 representa um fluxograma 500 de etapas de exemplo para ajustar a operação do veículo em resposta aos parâmetros de campo de cultura detectados com base em medições de distância de um sensor de distância montado em tambor. No bloco 502, monitorar os parâmetros de campo de cultura detectados. O controlador 750 da colheitadeira 100 e/ou controlador 776 de uma estação-base 774 (ver Figura 7 e descrição relacionada) pode monitorar os parâmetros do campo de cultura detectados pelo sistema de controle do implemento 748.

[034] No bloco 504, desenvolver as características do campo de cultura. O controlador 750 da colheitadeira 100 e/ou o controlador 776 de uma estação-base 774 podem desenvolver as características de campo de cultura. Os dados de GPS do dispositivo de localização espacial 742 podem ser combinados com as características do campo de cultura para gerar um mapa de características de produção, obstáculos e/ou limites do campo de cultura.

[035] No bloco 506, apresentar as características do campo de cultura. A interface de operação 752 da colheitadeira 100 e/ou a interface de operação 786 da estação-base 774 podem apresentar características do campo de cultura.

[036] No bloco 508, ajustar a operação do veículo. Em um exemplo, a operação do veículo é ajustada, de maneira manual, por um operador na colheitadeira 100 via interface de operação 752 ou na estação-base 774 via interface de operação 786. Em outro exemplo, a operação do veículo é ajustada, de maneira automática, por exemplo, pelo controlador 750. Por exemplo, o controlador 750 pode parar a colheitadeira 100 ou redirecionar a colheitadeira 100 para evitar a colisão com um obstáculo. Em outro exemplo, o controlador 750 pode aumentar a velocidade da colheitadeira, se a densidade de cultura for baixa, e pode diminuir a velocidade, quando a densidade de cultura for alta.

[037] A Figura 6 representa um fluxograma 600 de etapas de exemplo para prover energia aos sensores de distância, por exemplo, para cumprir as regras e regulamentos da indústria. O bloco 602, fornece energia para o sensor (ou sensores) de distância 160. O sistema de controle do implemento 748 pode fornecer energia da fonte de alimentação 300 para o sensor (ou sensores) de distância 160 via anel deslizante 302.

[038] No bloco 604, monitorar a orientação do sensor (ou sensores) de distância 160. O sistema de controle do implemento 748 pode monitorar a orientação do sensor (ou sensores) de distância 160 com base nas informações do monitor de posição do tambor 301.

[039] No bloco 606, uma decisão é tomada em relação a se a orientação do sensor de distância é aceitável. Por exemplo, se a orientação do sensor de distância for determinada em uma direção que, em geral, é na direção de percurso da colheitadeira, a orientação é aceitável. Por outro lado, se a orientação do sensor de distância for determinada em uma direção, em geral, ascendente, perpendicular ao campo de cultura, a orientação é inaceitável (por exemplo, porque pode interferir com a aeronave aérea).

[040] Se a orientação for aceitável, o processamento prossegue no bloco 602 com a energia continuando a ser fornecida ao sensor de distância. Se a orientação for inaceitável, o processamento prossegue no bloco 604 com o corte de energia do sensor de distância no bloco 608. Depois que a energia é cortada, o processamento prossegue no bloco 604 com a orientação dos sensores de distância monitorados e a energia retida do sensor de distância até que a orientação seja novamente determinada como aceitável.

[041] A Figura 7 é um diagrama esquemático de uma realização de um sistema de controle 700 que pode ser usado para controlar a colheitadeira 100, controlar a plataforma 102 e/ou o parâmetros de campo de cultura detectados (por exemplo, implementando algoritmos, tais como os algoritmos representados e descritos com referência nas Figuras 4, 5 e 6). No exemplo ilustrado, o sistema de controle 700 inclui um sistema de controle de veículo 740 (por exemplo, montado na colheitadeira 100). Na realização ilustrada, a colheitadeira 100 inclui um dispositivo de localização espacial 742, que é montado na colheitadeira 100 e está configurado para determinar uma posição da colheitadeira 100. O dispositivo de localização espacial 742 também pode ser configurado para determinar uma direção e/ou uma velocidade da colheitadeira 100, por exemplo. Como será notado, o dispositivo de localização espacial 742 pode incluir qualquer sistema adequado configurado para determinar a posição e/ou outras características da colheitadeira 100, como um sistema de posicionamento global (GPS) ou sistema de navegação global por satélite (GNSS), por exemplo . Em certos exemplos, o dispositivo de localização espacial 742 pode ser configurado para determinar a posição e/ou outras características da colheitadeira 100 em relação a um ponto fixo dentro do campo (por exemplo, por meio de um transceptor de rádio fixo). Em conformidade, o dispositivo de localização espacial 742 pode ser configurado para determinar a posição da colheitadeira 100 em relação a um sistema de coordenadas global fixo (por exemplo, via GPS ou GNSS) ou um sistema de coordenadas local fixo.

[042] No exemplo ilustrado, a colheitadeira 100 inclui um sistema de controle de direção 744 configurado para controlar uma direção de movimento da colheitadeira 100 e um sistema de controle de velocidade 746 configurado para controlar uma velocidade da colheitadeira 100. Além disso, a colheitadeira 100 inclui um sistema de controle de implemento 748 configurado para controlar a operação de um implemento (estado operacional dos segmentos da plataforma 150) e para determinar parâmetros de campo de cultura a partir de sensores de distância posicionados no tambor 116 da plataforma 102. Adicionalmente, o sistema de controle 740 inclui um controlador 750 acoplado, comunicativamente, ao dispositivo de localização espacial 742, ao sistema de controle de direção 744, ao sistema de controle de velocidade 746 e ao sistema de controle de implemento 748.

[043] Em alguns exemplos, o controlador 750 é configurado para receber um primeiro sinal indicativo de uma posição da colheitadeira 100 (por exemplo, a partir do dispositivo de localização espacial 742) e para receber um segundo sinal indicativo do caminho desejado (por exemplo, a entrada pelo operador por meio de uma interface de operação 752). Em alguns exemplos, o controlador 750 pode receber sinais adicionais indicativos das características da colheitadeira 100 (por exemplo, velocidade atual, limites de raio de giro, limites de ângulo de direção, limites de taxa de ângulo de direção, ângulo de direção, rolagem, arfagem, taxas de rotação, aceleração ou qualquer combinação dos mesmos). Em certas realizações, o controlador 750 pode ser configurado para calcular uma posição alvo ao longo de um caminho desejado. Conforme discutido abaixo, o controlador 750 pode ser configurado para calcular um caminho virtual entre a posição atual e a posição alvo 20 e para emitir um terceiro sinal indicativo de uma curvatura inicial do caminho virtual. O terceiro sinal pode ser fornecido ao sistema de controle de direção 744, que é configurado para ajustar o ângulo de direção da colheitadeira 100 com base na curvatura inicial para guiar a colheitadeira 100 em direção ao caminho desejado. O controlador 750 pode calcular, iterativamente, a posição alvo e/ou os caminhos virtuais e ajustar o ângulo de direção com base na respectiva curvatura inicial de cada caminho virtual conforme a colheitadeira 100 se move em direção ao caminho desejado. Em alguns exemplos, o controlador 750 pode calcular, iterativamente, os caminhos virtuais em intervalos menores ou iguais a aproximadamente 0,01, 0,02, 0,03, 0,04, 0,05 ou 0,1 segundos.

[044] Em alguns exemplos, o controlador 750 é um controlador eletrônico com circuitos elétricos configurados para processar os dados do dispositivo de localização espacial 742, entre outros componentes da colheitadeira 100. No exemplo ilustrado, o controlador 750 inclui um processador, como o microprocessador ilustrado 754 e um dispositivo de memória 756. O controlador 750 também pode incluir um ou mais dispositivos de armazenamento e/ou outros componentes adequados. O processador 754 pode ser usado para executar software, tal como o software para calcular a posição alvo, calcular iterativamente caminhos virtuais, controlar a colheitadeira 100 e assim por diante. Além disso, o processador 754 pode incluir múltiplos microprocessadores, um ou mais microprocessadores de "uso geral", um ou mais microprocessadores de uso especial e/ou um ou mais circuitos integrados específicos de aplicação (ASICS), ou alguma combinação dos mesmos. Por exemplo, o processador 754 pode incluir um ou mais processadores de conjunto reduzido de instruções (RISC).

[045] O dispositivo de memória 756 pode incluir uma memória volátil, como memória de acesso aleatório (RAM) e/ou uma memória não volátil, como ROM. O dispositivo de memória 756 pode armazenar uma variedade de informações e pode ser usado para vários fins. Por exemplo, o dispositivo de memória 56 pode armazenar instruções executáveis por processador (por exemplo, firmware ou software) para o processador 754 executar, como instruções para calcular a posição alvo, calcular, iterativamente, os caminhos virtuais e/ou controlar a colheitadeira 100. O dispositivo (ou dispositivos) de armazenamento (por exemplo, uma mídia de armazenamento não volátil/não transitório) pode(m) incluir memória somente leitura (ROM), memória rápida, um disco rígido ou qualquer outro meio de armazenamento óptico, magnético ou de estado sólido adequado, ou uma combinação dos mesmos. O dispositivo (ou dispositivos) de armazenamento pode(m) armazenar dados (por exemplo, mapas de campo, mapas de caminhos desejados, características do veículo, etc.), instruções (por exemplo, software ou firmware para calcular a posição alvo, calcular, iterativamente, os caminhos virtuais, controlar a colheitadeira, etc. .), parâmetros de campo de cultura de detecção e quaisquer outros dados adequados.

[046] Como mostrado, o sistema de controle de direção 44 inclui um sistema de controle de ângulo de roda 760, um sistema de freio diferencial 762 e um sistema de vetorização de torque 764 que pode ser usado para acionar (por exemplo, ajustar o ângulo de direção) a colheitadeira 100, de acordo com o realizações reveladas. O sistema de controle de ângulo de roda 760 pode girar, automaticamente, uma ou mais rodas ou lagartas da colheitadeira 100 (por exemplo, através de atuadores hidráulicos) para orientar a colheitadeira 100 com base, pelo menos em parte, na curvatura inicial do caminho virtual. A título de exemplo, o sistema de controle de ângulo da roda 60 pode girar as rodas/lagartas dianteiras, as rodas/lagartas traseiras e/ou as rodas/lagartas intermediárias da colheitadeira 100, individualmente ou em grupos. O sistema de frenagem diferencial 62 pode variar. Independentemente. a força de frenagem em cada lado lateral da colheitadeira 100 para direcionar a colheitadeira 100. Da mesma forma, o sistema de vetorização de torque 764 pode aplicar, diferencialmente, o torque do motor às rodas e/ou lagartas em cada lado lateral do a colheitadeira 100. Embora o sistema de controle de direção ilustrado 744 inclua o sistema de controle de ângulo de roda 760, o sistema de freio diferencial 762 e o sistema de vetorização de torque 764, deve ser notado que as realizações alternativas podem incluir um ou dois desses sistemas, em qualquer combinação adequada. Outras realizações podem incluir um sistema de controle de direção 744 que tem outros e/ou sistemas adicionais para facilitar o direcionamento da colheitadeira 100 com base, pelo menos em parte, nas respectivas curvaturas iniciais dos caminhos virtuais calculados, iterativamente (por exemplo, um sistema de direção articulado, sistema de acionamento diferencial, etc.), por exemplo.

[047] No exemplo ilustrado, o sistema de controle de velocidade 746 inclui um sistema de controle de saída do motor 766, um sistema de controle de transmissão 768 e um sistema de controle de frenagem 770. O sistema de controle de saída do motor 766 está configurado para variar a saída do motor para controlar a velocidade da colheitadeira 100. Por exemplo, o sistema de controle de saída do motor 766 pode variar uma configuração de aceleração do motor, uma mistura de combustível/ar do motor, uma sincronização do motor e/ou outros parâmetros de motor adequados para controlar a saída do motor.
Além disso, o sistema de controle de transmissão 768 pode ajustar a seleção de engrenagem dentro de uma transmissão para controlar a velocidade da colheitadeira 100. Adicionalmente, o sistema de controle de frenagem 770 pode ajustar a força de frenagem, controlando, assim, a velocidade da colheitadeira 100. Enquanto o sistema de controle de velocidade ilustrado 746 incluir o sistema de controle de saída de motor 66, o sistema de controle de transmissão 768 e o sistema de controle de frenagem 770, deve ser notado que realizações alternativas podem incluir um ou dois desses sistemas, em qualquer combinação adequada. Outras realizações podem incluir um sistema de controle de velocidade 746 que tem outros e/ou sistemas adicionais para facilitar o ajuste da velocidade da colheitadeira 100.

[048] O sistema de controle de implemento 748 é configurado para controlar vários parâmetros do implemento agrícola rebocado ou integrado dentro da colheitadeira 100. Por exemplo, em certos exemplos, o sistema de controle de implemento 748 pode ser configurado para instruir um controlador de implemento (por exemplo, através de uma comunicação enlace, como um barramento CAN ou ISOBUS) para ajustar uma profundidade de penetração de pelo menos uma ferramenta de engate no solo do implemento agrícola, o que pode reduzir a carga de tração na colheitadeira 100. Adicionalmente, o sistema de controle de implemento 48 pode instruir o controlador do implemento para fazer a transição do implemento agrícola entre uma posição de trabalho e uma porção de transporte, para ajustar uma taxa de fluxo do produto do implemento agrícola, para ajustar a posição de plataforma do implemento agrícola (por exemplo, uma colheitadeira, etc.), ou para ajustar quais segmentos de uma plataforma de multissegmento são operacionais/não operacionais, entre outras operações.

[049] No exemplo ilustrado, a interface de operação 752 pode ser acoplada, comunicativamente, ao controlador 750. A interface de operação 752 é configurada para apresentar os dados da colheitadeira 100 e/ou do implemento agrícola a um operador (por exemplo, os dados associados à operação da colheitadeira 100, os dados associados à operação do implemento agrícola, uma posição da colheitadeira 100, uma velocidade da colheitadeira 100, o caminho desejado, os caminhos virtuais, a posição alvo, a posição atual, etc.) por meio de um monitor 772. A interface do operador 752 também pode ser configurada para permitir que um operador controle certas funções da colheitadeira 100 (por exemplo, iniciar e parar a colheitadeira 100, inserir o caminho desejado, etc.). Em alguns exemplos, a interface de operação 752 pode permitir que o operador insira os parâmetros que fazem com que o controlador 750 ajuste os caminhos virtuais. Por exemplo, o operador pode fornecer uma entrada solicitando que o caminho desejado seja adquirido o mais rápido possível, que a velocidade da colheitadeira 100 permaneça dentro de certos limites ou semelhantes. Além disso, a interface de operação 752 (por exemplo, por meio do visor 772, por meio de um sistema de áudio, etc.) pode ser configurada para alertar um operador sobre as condições de erro, por exemplo.

[050] Deve ser notado que, em certas realizações, o sistema de controle 40 pode incluir uma estação-base 774 que tem um controlador de estação-base 776 localizado remotamente a partir da colheitadeira 100. Por exemplo, em certos exemplos, as funções de controle do sistema de controle podem ser distribuídas entre o controlador 750 da colheitadeira 100 e o controlador de estação-base 776. Em alguns exemplos, o controlador de estação-base 776 pode executar uma porção substancial das funções de controle do sistema de controle. Por exemplo, em alguns exemplos, um primeiro transceptor 778 posicionado na colheitadeira 100 pode emitir sinais indicativos das características do veículo (por exemplo, a velocidade, taxa de giro máxima, raio de giro mínimo, ângulo de direção, rolagem, arfagem, taxas de rotação, aceleração ou qualquer combinação dos mesmos), a posição e/ou a direção da colheitadeira 100 para um segundo transceptor 780 na estação-base 774. Em tais exemplos, o controlador da estação-base 776 pode calcular, iterativamente, os caminhos virtuais e sinais de controle de saída para controlar o direcionamento sistema de controle 744, o sistema de controle de velocidade 746 e/ou o sistema de controle do implemento 748 para direcionar a colheitadeira 100 em direção ao caminho desejado, por exemplo. O controle de estação-base 776 pode ter um processador 782 e um dispositivo de memória 784 que tem todos ou alguns dos recursos e/ou capacidades do processador 754 e o dispositivo de memória 756 discutidos acima. Em alguns exemplos, a estaçãobase 774 pode incluir uma interface de operação 786 que tem um visor 788, que pode ter todos ou alguns dos recursos e/ou capacidades da interface de operação 752 e o visor 772 discutidos acima.

[051] Essas e outras vantagens da presente invenção serão evidentes para os especialistas na técnica a partir da especificação anterior. Em conformidade, deve ser reconhecido por aqueles versados na técnica que as mudanças ou modificações podem ser feitas nas realizações descritas acima, sem se afastar dos amplos conceitos inventivos da invenção. Deve ser entendido que esta invenção não está limitada às realizações particulares descritas no presente documento, porém se destina a incluir todas as mudanças e modificações que estão dentro do escopo e do espírito da invenção.

Claims

APARELHO DE COLHEITA caracterizado pelo fato de que inclui:
uma colheitadeira [100];
uma plataforma [102] acoplada à colheitadeira [100], sendo que a plataforma [102] inclui um tambor [116] configurado para extrair a cultura de um campo de cultura em direção à plataforma, conforme a colheitadeira [100] se move através do campo de cultura
pelo menos um sensor de distância [160] posicionado no tambor [116], sendo que cada um do pelo menos um sensor de distância [116] é configurado para detectar as informações de distância; e
um sistema de controle [748] configurado para receber as informações de distância detectadas a partir do pelo menos um sensor de distância [160] para detectar pelo menos um parâmetro de campo de cultura.
APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada um do pelo menos um sensor de distância [160] é um sensor de distância e alcance a laser de feixe único (LiDAR).
APARELHO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle [748] compreende:
um monitor de sensor [304] configurado para receber as informações de distância detectadas a partir do pelo menos um sensor de distância [160]; e
um monitor de posição de tambor [310] configurado para determinar a orientação do pelo menos um sensor de distância [160
APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle [748] é ainda configurado para determinar se a orientação do pelo menos um sensor de distância [160] é aceitável e para controlar o pelo menos um sensor de distância [160] responsivo à determinação de que a orientação é ou não aceitável, e em que a orientação não é aceitável quando o pelo menos um sensor de distância [160] é direcionado, de maneira perpendicular, ao campo de cultura em uma direção ascendente.
APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o pelo menos um sensor de distância [160] inclui um transmissor sem fio [306], em que o monitor do sensor [304] inclui um receptor sem fio [308] e a informação de distância detectada é comunicada, sem fio, a partir do pelo menos um sensor de distância [160] para o monitor do sensor [304].
APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
uma fonte de energia [300] acoplada à plataforma [102]; e
um conjunto de anel deslizante [302] acoplado ao tambor [116] entre a fonte de energia [300] e o pelo menos um sensor de distância [160].
APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o tambor [116] tem um eixo geométrico de rotação e em que o pelo menos um sensor [160] compreende uma pluralidade de sensores [160a/160b/160c] espaçados ao longo do tambor [116] em uma direção paralela ao eixo geométrico de rotação.
MÉTODO para detectar os parâmetros de um campo de cultura, sendo que o método é caracterizado pelo fato de que:
recebe [402] os dados de pelo menos um sensor de distância [160] montado em um tambor [116] de uma colheitadeira [100];
processa [408] os dados a partir do pelo menos um sensor de distância [160]; e
detecta [410] pelo menos um parâmetro de campo de cultura a partir dos dados processados.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que cada um do pelo menos um sensor de distância [160] é um sensor de distância e alcance a laser de feixe único (LiDAR).
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a etapa de recebimento [402] compreende:
receber, sem fio, os dados a partir do pelo menos um sensor de distância [160].
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
monitorar [404] os dados recebidos a partir do pelo menos um sensor de distância [160]; e
monitorar [406] a posição do tambor [116] em relação ao pelo menos um sensor [160] montado no tambor [116] para determinar a orientação do pelo menos um sensor [160].
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende ainda:
determinar [606] se a orientação do pelo menos um sensor de distância [160] é aceitável; e
controlar [600] o pelo menos um sensor de distância [160] responsivo à determinação de que a orientação é ou não aceitável, incluindo desligar [608] o pelo menos um sensor de distância [160] quando o pelo menos um sensor de distância [160] for direcionado, de maneira perpendicular, para o campo de cultura em uma direção ascendente.
MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o monitoramento [404] dos dados a partir do pelo menos um sensor de distância [160] compreende:
transmitir, sem fio, as informações de distância detectadas a partir do pelo menos um sensor de distância;
receber, sem fio, as informações de distância transmitidas em um monitor de sensor.
MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado pelo fato de que o tambor [116] tem um eixo geométrico de rotação, e em que o pelo menos um sensor [160] compreende uma pluralidade de sensores [160a/160b/160c] espaçados ao longo do tambor [116] em uma direção paralela ao eixo geométrico de rotação.
MÍDIA LEGÍVEL POR COMPUTADOR NÃO TRANSITÓRIA [756] que armazena o código do programa para uso com uma plataforma [102] de uma colheitadeira [100], sendo que a plataforma [102] inclui um tambor [116] configurado para extrair a cultura de um campo de cultura em direção à plataforma [102], conforme a colheitadeira [100] se move através do campo de cultura, em que o código do programa, quando executado, é operativo para fazer com que um dispositivo de computação [754] execute as etapas, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 14.