BR112013016262B1

BR112013016262B1 - Método para monitoramento de produção durante a colheita de grãos com uma colheitadeira, sistema de monitoramento de produção enquanto colhe grãos com uma colheitadeira, e método de calibragem de um sensor de fluxo de massa de uma colheitadeira enquanto colhe grãos

Info

Publication number: BR112013016262B1
Application number: BR112013016262-7A
Authority: BR
Inventors: Justin L. Koch; Derek A. Sauder
Original assignee: Precision Planting Llc
Priority date: 2010-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2019-04-16
Also published as: AU2011348137B2; AU2017200593A1; TR201808973T4; WO2012088405A1; AU2011348137A1; UA114785C2; US20130317696A1; AU2017200593B2; PL2654396T3; BR112013016262A2; US20200000031A1; US20160037720A1; US10420278B2; ES2675393T3; US9668411B2; HUE037841T2; ZA201304553B; EP2654396B1; CA2822099A1; UA121312C2

Abstract

método para o monitoramento de produção durante a colheita de grãos com uma colheitadeira, sistema de monitoramento de produção enquanto colhe grãos com uma colheitadeira, e método de calibragem de um sensor de fluxo de massa de uma colheitadeira enquanto colhe os grãos a presente invenção refere-se a sistemas, métodos e aparelhos para monitorar a produção durante a colheita. em uma modalidade um sensor de taxa de fluxo de massa mede a taxa de fluxo de massa do grão colhido. um sensor de peso mede o peso do grão colhido. a taxa de fluxo de massa medida está correlacionada com o peso do grão colhido. os circuitos de processamento calculam qualquer erro na taxa de fluxo de massa medida utilizando o peso medido. o erro calculado é usado para corrigir qualquer inexatidão na taxa de fluxo de massa medida.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO PARA O MONITORAMENTO DE PRODUÇÃO DURANTE A COLHEITA DE GRÃOS COM UMA COLHEITADEIRA, SISTEMA DE MONITORAMENTO DE PRODUÇÃO ENQUANTO COLHE GRÃOS COM UMA COLHEITADEIRA, E MÉTODO DE CALIBRAGEM DE UM SENSOR DE FLUXO DE MASSA DE UMA COLHEITADEIRA ENQUANTO COLHE OS GRÃOS.

ANTECEDENTES [001] A figura 1 A ilustra uma colheitadeira convencional ou ceifeira debulhadora 10. À medida que o operador na cabina 12 dirige a ceifeira debulhadora 10 através do campo, a safra é puxada através da parte superior 15 que recolhe o material vegetal e o alimenta no alimentador de seara 16. O alimentador de seara 16 transporta o material vegetal para a ceifeira debulhadora onde o grão é separado do outro material vegetal. O grão separado é então levado para cima pelo elevador de grãos 120 (figura 1B) para o trado de alimentação 150 que transporta o grão para dentro do reservatório de grãos 20. O outro material vegetal é descarregado na traseira da ceifeira debulhadora.

[002] Quando o reservatório de grãos 20 enche, um veículo de transporte tal como uma carroça de grãos, vagão ou caminhão é conduzido para perto da ceifeira debulhadora ou a ceifeira debulhadora se dirige para o veículo de transporte à espera. O trado de descarga 30 é balançado para fora até que a extremidade esteja posicionada sobre o veículo de transporte à espera. Um trado transversal 35 posicionado na parte inferior do reservatório de grãos 20 alimenta o grão para o trado de descarga estendida 30, o qual por sua vez, deposita os grãos dentro do veículo de transporte à espera abaixo.

[003] O monitoramento da produção ao vivo ou em tempo real durante a colheita da safra é conhecido na técnica. Um tipo de monitor de produção disponível comercialmente utiliza um sensor de fluxo de

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2/30 massa, tal como o sensor de fluxo de massa 130 ilustrado na figura 1B, e também apresentado na Patente US N ° 5.343.761, aqui incorporada por referência em sua totalidade. Com referência à figura 1B, assim que o grão 110 é descarregado do elevador 120 bate em uma placa de impacto 140. Os sensores associados com o sensor de fluxo de massa 130 produzem uma tensão relacionada à força aplicada sobre a placa de impacto 140. O volume de fluxo do grão pode então ser calculado com base na tensão de tal modo que o sensor de fluxo de massa 130 determina uma taxa de fluxo de grãos associada a grãos dentro da ceifeira debulhadora 10. Os ditos sistemas também empregam vários métodos de registro da velocidade da ceifeira debulhadora em funcionamento. Usando a velocidade e a largura da passagem sendo colhida (geralmente a largura da parte superior), é possível obter uma taxa de produção de sacas por acre pela divisão da massa de grãos colhidos ao longo de um período de tempo determinado pela área colhida. Além de relatar a taxa de produção atual, os ditos sistemas muitas vezes incorporam GPS ou outros sistemas de posicionamento a fim de associar cada taxa de produção relatada com um local discreto em campo. Assim, um mapa de produção pode ser gerado para referência em épocas posteriores.

[004] A maioria dos sistemas disponíveis também utiliza um sensor para determinar a umidade do grão ao ser colhido. Sentir a umidade dos grãos permite ao operador determinar o tempo provável ou despesa necessários para secar a safra colhida e também permite ao monitor de produção relatar dados de produção mais úteis corrigindo o teor de água. Em razão do grão ser seco antes do armazenamento por longo tempo e da venda (por exemplo, a um padrão industrial de 15,5% de umidade), o nível de umidade dos grãos colhidos pode ser usado para calcular o peso de grão vendável por hectare.

[005] Durante a colheita, vários fatores afetam a confiabilidade do

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3/30 sensor de fluxo de massa. Alterações na produção da safra, tipo de grãos, variedades de sementes e genética, umidade de grãos, e a temperatura ambiente são conhecidos por alterar as características de escoamento do grão e, consequentemente, alterar o sinal produzido pelo sensor para a mesma taxa de fluxo de massa. Devido a estas condições de mudança durante a operação, é bem sabido que os sensores de fluxo de massa podem ser imprecisos, sem calibração adequada.

[006] Por esta razão, os manuais fornecidos com monitores de produção comercialmente disponíveis geralmente instruem o operador a levar a cabo, ocasionalmente, uma rotina de calibragem. Mais comumente, quando uma carga de grãos é descarregada para um vagão de peso ou balança, o operador introduz o peso medido de grãos, e o sistema de monitor de produção aplica um fator de correção para o seu sinal através da comparação da medida de peso com a sua acumulação de massa calculada.

[007] Uma das várias desvantagens deste método de calibração de carga a carga é que é demorado e não é muitas vezes realizado simplesmente em uma base regular pelo operador.

[008] Reconhecendo que muitos produtores não executam regularmente as calibrações e em uma tentativa para automatizar o processo de calibração, algumas carroças de grãos foram adaptadas para transmitir o peso da carga, sem fios, para o sistema de monitor de produção, tal como divulgado na Patente US No. 7.073.314 para Beck et al. No entanto, quando são usadas várias carroças de grãos, este método requer a instrumentação de máquinas adicionais a fim de obter uma calibração de carga a carga, e nenhuma calibração é provavelmente viável quando o operador descarrega os grãos diretamente dentro de um caminhão de grãos.

[009] Adicionalmente, a calibração de carga a carga pode não ser possível quando, por exemplo, o depósito de grãos pode ser apenas

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4/30 parcialmente descarregado. Além disso, este método não elimina as deficiências inerentes à calibração de carga a carga discutida abaixo. [0010] Mesmo que o operador ou o sistema de monitor de produção realizassem regularmente uma rotina de calibragem, muitas das condições que afetam o sensor de fluxo de massa se alteram diversas vezes ao longo de cada acumulação de carga, de tal modo que a rotina de calibração é incapaz de corrigir as ditas alterações. Dito de outra forma, as várias mudanças em condições que requerem a correção do sensor de fluxo de massa raramente coincidirão com uma escala de calibração de carga a carga. Por exemplo, uma carga de grãos de alta umidade pode ser colhida e utilizada para recalibrar o sensor de fluxo de massa, pouco antes de entrar em uma área mais seca do campo, fazendo com que os sensores de fluxo de massa sejam mais imprecisos do que se não tivesse sido realizada a calibração.

[0011] Como tal, existe uma necessidade de um sistema e método de calibragem precisos do sensor de fluxo de massa de um monitor de produção durante a colheita.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0012] A figura 1 A é uma vista em perspectiva de uma colheitadeira ceifeira debulhadora convencional.

[0013] A figura 1B ilustra um sensor de fluxo de massa convencional.

[0014] A figura 1C ilustra uma outra modalidade de um sensor de fluxo de massa.

[0015] A figura ID ilustra ainda outra modalidade de um sensor de fluxo de massa.

[0016] A figura 2A ilustra uma modalidade de um processo para a calibração de um sensor de fluxo de massa.

[0017] A figura 2B ilustra uma outra modalidade de um processo para a calibração de um sensor de fluxo de massa.

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5/30 [0018] A figura 2C mostra uma característica de calibração para um sensor de fluxo de massa.

[0019] A figura 2D ilustra o peso do veículo e os dados do sensor de fluxo de massa.

[0020] A figura 3 ilustra uma modalidade de um sistema para a calibração de um sensor de fluxo de massa.

[0021] A figura 4A é uma vista plana da parte de cima de uma modalidade de um sistema de peso de veículo.

[0022] A figura 4B é uma vista em elevação esquemática do eixo dianteiro de uma colheitadeira ilustrando a carga sobre o eixo dianteiro e o sistema de peso de veículo da figura 4A.

[0023] A figura 4C é uma vista plana da parte de cima de uma modalidade de um sistema de peso de veículo.

[0024] A figura 4D é um diagrama de fluxo que ilustra um processo para detectar cargas de pagamento fantasmas.

[0025] A figura 5A é uma vista transversal de uma modalidade de um extensômetro.

[0026] A figura 5B é uma vista transversal do suporte do sensor como visto ao longo da linha B-B da figura 5A.

[0027] A figura 5C é uma vista em perspectiva do suporte magnético da figura 5A.

[0028] A figura 6 é um diagrama de fluxo de processo que ilustra um método de calibração de um sistema de peso de veículo.

[0029] A figura 7A ilustra uma modalidade de um sistema para medir a massa de grãos ou a alteração no peso do reservatório de grãos, uma vez que este é preenchido com grãos.

[0030] As figuras 7B-7E ilustram vistas diferentes de uma outra modalidade para a medição de peso do grão ou para a variação de peso do reservatório de grão, uma vez que este é preenchido com grãos.

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6/30 [0031] A figura 8 é uma vista em elevação lateral de uma modalidade de um sensor de pressão de cabeça.

[0032] A figura 9 ilustra um processo para identificar os dados de pesagem de veículos não confiáveis.

DESCRIÇÃO DETALHADA

MÉTODOS DE CALIBRAÇÃO [0033] Com referência agora aos desenhos em que números de referência semelhantes designam as mesmas partes ou as partes correspondentes ao longo das diversas vistas, a figura 2A é um diagrama de fluxo que mostra as oscilações de um processo preferido 200 para calibração de um sensor de fluxo de massa 130 (figura 1B). Ao se iniciar a etapa inicial 210, duas etapas de medição 215 e 220 começam. Na etapa 215, um sinal de taxa de fluxo de massa é obtido a partir de um sensor de fluxo de massa. Na etapa 220, um sinal de peso de veículo em relação ao peso do veículo da colheitadeira ceifeira debulhadora a é obtido a partir de um sistema de medição de peso de veículo. Na etapa 235, um fator de correção de fluxo de massa é de preferência obtido a partir de corrida prévia e multiplicada pela massa medida de grão colhido de forma a obter uma taxa de fluxo de massa corrigida. Na etapa 237, a medida de fluxo de massa corrigida é preferivelmente demonstrada pela avaliação de tempo e armazenada para posterior processamento. Na etapa 250, um erro entre o sinal de fluxo de massa e o sinal de peso de veículo é determinado e um novo fator de correção de fluxo de massa é calculado. O novo fator de correção de fluxo de massa é preferivelmente armazenado para uso na etapa 235, isto é, o novo fator de correção de fluxo de massa é aplicado a medidas subsequentes de taxas de fluxo de massa.

[0034] A determinação do erro e o cálculo de um novo fator de correção, na etapa 250 podem ser realizados de acordo com vários métoPetição 870180142471, de 19/10/2018, pág. 11/46

7/30 dos. Um método é simplesmente dividir o sinal de fluxo de massa integral através da alteração no peso total do veículo. No entanto, um primeiro problema com este método é que o peso do veículo não se altera simultaneamente com o sinal de fluxo de massa, isto é, os grãos atingem a placa de impacto 140 (figura 1B) do sensor de fluxo de massa 130 afetando o peso total do veículo no momento da colheita. Este problema pode ser parcialmente corrigido através da medição do tempo durante o qual o sinal do sensor de fluxo de massa continua a ler um valor diferente de zero após a ceifeira debulhadora parar a colheita, e, em seguida, o tempo de mudança do sinal de fluxo de massa para melhor atender o sinal do peso do veículo. Outro problema com este método é que a medição de peso do veículo em qualquer momento, ou mesmo a mudança no peso do veículo entre dois tempos distintos, podem não ser confiáveis devido à mudança de declive do veículo e outras condições variáveis (como discutido com respeito a várias modalidades do sistema de peso do veículo abaixo).

[0035] Além disso, os dados empíricos mostram que os sensores de fluxo de massa são relativamente precisos durante a operação, exceto quando a ceifeira debulhadora encontra mudanças ocasionais em condições de campo ou de safra. Quando as condições de campo ou de colheita mudam, os declives dos dados de fluxo de massa cumulativas mensuradas se tornarão significativamente diferentes do declive dos dados de peso de veículo medidos através do qual as definições de dados começarão a rastrear um para longe do outro. Uma correção de declive ocasional para os dados do sensor de fluxo de massa vai encaixar os dados definidos de perto, mas os dados definidos devem ser monitorados de forma quase contínua, a fim de aplicar a correção nos momentos adequados.

[0036] Perante os problemas e os resultados empíricos discutidos

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8/30 acima, um outro processo para a correção de peso na etapa 250 é mostrado pelo diagrama de fluxo da figura 2B. No processo da figura 2B, a necessidade de um fator de correção é determinada com base no decline relativo dos dados do peso do veículo e os dados de fluxo de massa cumulativa. Na etapa 252, uma taxa de fluxo de massa é de preferência obtida a partir de uma tabela de consulta (descrita em mais detalhes com respeito à figura 2C) em função do sinal do sensor de fluxo de massa 130. Na etapa 254 a taxa de fluxo de massa, bem como uma soma cumulativa da taxa de fluxo de massa é registrada e de preferência com tempo carimbado. Na etapa 256 o peso do veículo é registrado e de preferência com tempo carimbado. Na etapa 258, os processos das etapas 252, 254 e 256 se repetem, de preferência, até um período de medição T (por exemplo, 10 segundos) ser alcançado. Nas etapas 260 e 262, o declive (isto é, taxa de variação) do fluxo de massa ao longo do tempo é comparado ao declive (isto é, taxa de variação) do peso do veículo ao longo do tempo. Se os sinais indicando a direção dos declives são diferentes ou o valor absoluto dos declives difere em mais do que uma percentagem de limiar (por exemplo, 1 por cento), então um novo fator de correção é calculado na etapa 264. Caso contrário, o fator de correção anterior (se houver) é preferencialmente mantido na etapa 266. Deve-se notar que a manutenção do fator de correção anterior não pode compreender uma etapa algorítmica positiva.

[0037] Deve-se notar que, além de comparar as taxas de variação, a estimativa de mudança de peso baseada no fluxo pode ser comparada ao longo do período de registro T a uma estimativa de mudança de peso baseada no peso (de preferência derivados a partir da diferença em sinal do peso no início e no final do período de registro), de tal modo que um fator de correção adequado possa ser determinado.

[0038] A tabela de pesquisa, de preferência consultada na etapa 252, de preferência compreende uma definição de curvas de calibragem

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280 tal como ilustrado na figura 2C. A resposta de alguns tipos de sensores de impacto de fluxo de massa comercialmente disponíveis é não linear com a taxa de fluxo de massa como é bem conhecido na técnica. A forma dessa relação não linear pode variar com fatores os ditos como o tipo de grão, a inclinação do veículo e o teor de umidade. Assim, uma definição de curvas de calibragem 280 correspondentes a cada intervalo dos ditos fatores pode ser desenvolvida empiricamente e consultados para determinar a taxa de fluxo de massa do sensor na etapa 252. [0039] O cálculo de um novo fator de correção na etapa 264 é realizado para melhor atender os dados de taxa de fluxo de massa acumulada para os dados de peso de veículos ao longo do período de medição T ou vários períodos de medição T. O fator de correção pode compreender um único multiplicador linear. A figura 2D é uma definição de dados ilustrativa 270. A definição de dados 270 inclui dados de peso de veículos 272 (representada por um gráfico de dispersão) e os dados de fluxo de massa acumulada 271 (representados por um gráfico de linha). Ao longo do período de medição T (na figura 2D, 60 segundos), o declive da taxa dos dados acumulados de fluxo de massa 271 difere significativamente a partir do declive dos dados de peso do veículo 272. Assim, um declive corrigido (ilustrado pela linha 271 ') é de preferência usado. Para alcançar este objetivo, um fator de correção (k) é calculado como a razão entre o declive da linha de 270 e o declive de uma linha que melhor se adapta aos dados de taxa de fluxo de massa 271.

[0040] Deve ser entendido que o método de correção mais complexo pode ser usado para ajustar as definições de dados, em vez de multiplicar por uma constante. Por exemplo, um método alternativo pode determinar os coeficientes necessários para inserir os dados do sensor de fluxo de massa em uma primeira ordem, uma segunda ordem, uma terceira ordem ou quarta ordem polinomial que melhor se ajusta aos dados de peso de veículos durante o período de medição T. Também

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10/30 deveria ser notado que em algumas aplicações, os métodos de processamento de sinal conhecidos na técnica (tal como os filtros de suavização ou passa-baixo), podem ser aplicados a um ou ambos do peso do veículo e os sinais de taxa de fluxo de massa, a fim de evitar a gravação de dados errados.

SISTEMAS DE CALIBRAGEM [0041] A figura 3 é uma ilustração esquemática de um sistema de calibragem 300, de preferência utilizado para realizar o processo 200. O sistema de calibragem 300 inclui, de preferência um sistema de peso de veículo 400, uma produção monitora de placa 310, um sistema de monitor 320, um sensor de umidade 330, um sensor de peso de trado 335, um sensor de velocidade 340, um ou mais giroscópios 345, um ou mais acelerômetros 350 (de preferência acelerômetros de três eixos), um sistema GPS 355, um sensor de fluxo de massa 130, um sensor de pressão de cabeça 380 e um sensor de fluxo de massa 130.

[0042] O sistema do monitor 320 inclui de preferência um visor 324 e os circuitos de processamento incluindo uma unidade de processamento central (CPU) 322. O visor 324 é de preferência uma interface gráfica de usuário configurada para permitir que o operador introduza os comandos. O sistema de monitor 320 é de preferência montado na cabine 12 (figura 1 A) da ceifeira debulhadora 10 de tal forma que o usuário pode visualizar o visor 324. Em algumas modalidades, o sistema de monitor 320 pode também ser configurado para exibir informações da plantação tal como o descrito no Pedido US copendente N°13/292, 384, do requerente aqui incorporado por referência em sua totalidade. Nas ditas modalidades, o sistema de monitor 320 está de preferência configurado para exibir mapas sobrepondo informações de plantação com os dados de produção e comparar as informações do plantio para produzir dados de produção.

[0043] A placa monitora de produção 310 é de preferência montada

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11/30 à ceifeira debulhadora 10. O giroscópio 345 e o acelerômetro 350 estão de preferência, em comunicação elétrica com a placa monitora de produção 310 e montada na mesma. O sensor de velocidade 340, o sensor de umidade 330, o sensor de fluxo de massa 130, o sensor de pressão de cabeça 380 e o sistema de peso do veículo 400 são todos de preferência, em comunicação elétrica com a placa monitora de produção 310, que está, por sua vez, em comunicação elétrica com o sistema de monitor de 320. O sistema GPS 355 também está de preferência em comunicação elétrica com o sistema de monitor 320.

[0044] O sensor de velocidade 340 é de preferência configurado para medir a velocidade de um eixo da ceifeira debulhadora tal como é conhecido na técnica. Após cada rotação ou cada rotação parcial do eixo, do sensor de velocidade 340 envia de preferência um impulso do codificador para a placa de produção do monitor 310. O sistema do monitor 320 determina preferencialmente a velocidade do eixo do tempo entre cada impulso do codificador.

SISTEMAS DE MEDIDA DE PESO DO VEÍCULO [0045] A figura 4A ilustra uma modalidade do sistema de peso do veículo 400. O sistema de peso do veículo 400 geralmente inclui uma definição de extensômetros 500 (descritos em detalhe mais adiante) ligados à ceifeira debulhadora 10. Como ilustrado, a ceifeira debulhadora 10 inclui pneus dianteiros 410, eixo dianteiro 422, pneus traseiros 415 e eixo traseiro 427. Uma modalidade do sistema de peso de veículo 400 inclui um par de extensômetros dianteiros 500fl e 500f2 montados no eixo dianteiro 422, e um par de extensômetros traseiros 500rl 500r2 montados no eixo traseiro 427. Cada extensômetros 500 tem uma extremidade mais à direita e à esquerda e é de preferência montado no respectivo eixo em dois locais perto da dita extremidade mais à direita e próximo da dita extremidade mais à esquerda. Cada extensômetro 500 é de preferência montado usando os suportes 460 (figura 4B) ou

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12/30 outro aparelho adequado fixado de forma segura ao respectivo eixo. Cada extensômetro 500 é, de preferência, em alinhamento substancial com o respectivo eixo ao qual ele está montado. Cada extensômetro 500 está, de preferência, em comunicação elétrica com a placa de monitor de produção 310.

[0046] Na operação do sistema de peso de veículo 400, o peso da ceifeira debulhadora 10 é transportado pelos eixos, 422, 427 que transferem a carga para os pneus dianteiro e traseiro 410, 415, respectivamente. Assim, esforços de flexão são impostos no eixo dianteiro 422 e no eixo traseiro 427. A figura 4B é uma ilustração esquemática das cargas que atuam sobre o eixo dianteiro 422. A porção do peso da ceifeira debulhadora 10 efetuada pelo eixo dianteiro 422 é identificada como FW. O peso Fw é aplicado em dois pontos onde a moldura da ceifeira debulhadora está ligada aos eixos, resultando numa força de Fw / 2 em cada ponto de ligação. A carga Fw é transferida para o solo pelos pneus dianteiros 410 resultando numa força de reação designada pelas forças Fr e Fl em cada pneu dianteiro 410. Embora não esteja representado, as cargas e as forças de reação correspondentes, resultando em tensões de flexão são experimentadas pelo eixo traseiro 427. Deve notarse que quando a carga sobre os eixos 422, 427 aumenta devido a mais grãos sendo adicionados ao distribuidor de grãos quando a safra é colhida, as tensões de flexão nos eixos irão aumentar. Este aumento das tensões de flexão irá resultar no deslocamento para dentro dos suportes 460 em direção um ao outro, como as curvas de eixo, como mostradas pelas linhas ocultas exageradas na figura 4B. À medida que os suportes são deslocados para o interior, os extensômetros 500 geram um aumento correspondente na voltagem que é comunicado à placa de produção do monitor 310. A soma das voltagens do extensômetro 500 é proporcional ao peso da ceifeira debulhadora 10, e a magnitude da força Fw imposta em cada eixo.

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13/30 [0047] Em algumas modalidades, os extensômetros frontais 500fl e 500f2 podem ser omitidos de modo que apenas o eixo traseiro 427 é instrumentado com extensômetros 500rl e 500r2. Deve ser entendido que nas ditas modalidades a precisão do sistema de pesagem do veículo será comprometida; no entanto, depois de um longo período de operação tal modalidade ainda proporcionaria uma útil indicação de quão longe o sensor de fluxo de massa 130 tem derivado de acordo com os métodos descritos em relação às FIGURAS 2A e 2B. APARELHO DE MEDIDA DE PESO DE VEÍCULO [0048] A figura 5A ilustra uma seção transversal de uma modalidade de um extensômetro 500. O extensômetro 500 inclui, de preferência um conduto 510, um sensor 530, um sensor de suporte 535, um ímã 520, e um suporte magnético 525.

[0049] O conduto 510 está montado numa primeira extremidade de um primeiro suporte 460. O sensor de suporte 535 é fixo (por exemplo, por pressão) dentro do conduto 510. Um tubo 515 é, de preferência montado no interior do suporte do sensor 535. Como melhor se vê na figura 5B, o sensor 530 está alojado no interior do tubo 515, de preferência através de isolamento.

[0050] O suporte magnético 525 é deslizável e alojado no interior do conduto 510. O suporte magnético 525 é fixado a uma haste 550. A haste 550 está fixada a um segundo suporte 460 perto de uma segunda extremidade do conduto 510. O ímã 520 é de preferência montado dentro do suporte magnético 525, como melhor visualizado na figura 5C. O ímã 520 inclui preferivelmente uma abertura 522. O suporte magnético 525 inclui uma cavidade 527. O tubo 515 se estende preferivelmente através da abertura do ímã 522 e para dentro da cavidade do suporte magnético 527. O tubo é de preferência radialmente limitado por um anel de vedação 532 alojado dentro do suporte magnético 525.

[0051] O sensor 530 pode ser qualquer sensor configurado para

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14/30 emitir um sinal proporcional a um campo magnético experimentado pelo sensor. O sensor 530 é de preferência um sensor de Efeito Hall, tal como o modelo de número A1392 disponível por Allegro MicroSystems, Inc. em Saitama, Japão. O sensor 530 está em comunicação elétrica com a placa de monitor de produção 310.

[0052] Em operação, como os suportes 460 se movem em relação um ao outro, tal como descrito acima e ilustrado na figura 4B, o suporte magnético 525 move-se dentro do conduto 510 de tal modo que o suporte magnético 525 e o suporte do sensor 535 se movem em relação um ao outro. Assim, o sensor 530 move-se dentro da abertura 522 no ímã 520. O ímã 520 desenvolve um campo magnético no interior da abertura 522. A magnitude do campo magnético varia ao longo da largura do ímã 520 (da direita para a esquerda como visto na figura 5A). Como o sensor 530 move-se dentro do campo magnético, o sensor 530 envia um sinal para a placa do monitor de produção 310, a voltagem de sinal que é proporcional à magnitude do campo magnético no local do sensor 530. Assim, a voltagem produzida pelo sensor 530 está relacionada com a posição do sensor 530 dentro do ímã 520. Da mesma forma, a voltagem produzida pelo sensor 530 está relacionada com o deslocamento relativo dos suportes 460.

[0053] Deve ser apreciado que outras modalidades do extensômetro 500 podem incluir um ímã 520 que tem uma forma diferente e diferentes lugares do sensor 530 em relação ao ímã 520. No entanto, a modalidade descrita com relação às figuras 5A-5C é preferível, porque no interior da abertura 522, a magnitude do campo magnético adjacente ao ímã 520 varia substancialmente e com substancial linearidade dentro da abertura ao longo da largura do ímã 520.

[0054] É preferível utilizar dois extensômetros 500 montados em cada eixo devido a cenários de cargas complexas experimentados pelos eixos durante a operação. Por exemplo, se um dos eixos for colocado

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15/30 em frente ou atrás dobrando na direção da ação da ceifeira debulhadora 10 (isto é, transversal às forças verticais Fw ilustradas na figura 4B), os suportes 460 experimentariam o deslocamento relativo relacionado a uma mudança no peso da ceifeira debulhadora 10. No entanto, com dois extensômetros 500, as ditas flexões movem um par de suportes 460 por uma distância maior enquanto movem o outro par de suportes 460 mais próximos, de modo que a soma das voltagens enviada pelo extensômetro 500 permanece substancialmente inalterada. Uma redução similar em erro é observada se cada eixo é colocado em torção. Deverá também ser apreciado que os extensômetros 500 podem ser montados na parte inferior dos eixos 422, 427 de tal modo que os suportes 460 movem-se mais à medida que o peso da ceifeira debulhadora 10 aumenta. DADOS DE FLUXO DE MASSA PROCESSADOS [0055] O sistema de calibragem 300 também de preferência processa os dados de fluxo de massa em dados corrigidos dentro dos dados de produção. Enquanto o método de calibragem descrito em relação às figuras 2A e 3 é realizado durante a colheita, os dados de fluxo de massa corrigidos são armazenados pelo sistema de monitor 320. O sistema do monitor 320 de preferência integra dados de fluxo de massa em cada período de monitoramento discreto (T) (por exemplo, cinco segundos) durante a operação para obter a massa (m) do grão acumulada durante esse período de monitoramento T. O usuário introduz de preferência a largura da parte superior (isto é, a largura da parte superior (Wh)) para dentro do sistema de monitor 320 antes da operação. O sistema do monitor 320 determina uma distância percorrida (D) através da integração da velocidade (medido, por exemplo, pelo sensor de velocidade 340) ao longo do período de monitoramento T. A produção (Y), pode então ser calculada utilizando a seguinte equação:

m [0056] Os dados de produção podem ser corrigidos pela umidade

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16/30 usando o sinal do sensor de umidade 330 e relatada em bushels secos por acre, como é conhecido na técnica. Os locais no campo associados a cada período de monitoramento T são estabelecidos utilizando o sistema GPS 355 e registrado pelo sistema de monitoramento 320. O GPS e os dados de produção podem então ser usados para produzir um mapa de produção que ilustra a variação da produção.

MÉTODOS DE CALIBRAGEM DO SISTEMA DE PESO DE VEÍCULO [0057] Em alguns métodos de calibração do sistema de peso do veículo 400, multiplicadores apropriados são, de preferência determinados para aplicar ao sinal enviado por cada extensômetro 500 de tal modo que a soma dos sinais multiplicados pelos seus multiplicadores individuais é substancialmente proporcional ao peso da ceifeira debulhadora 10. A figura 6 é um diagrama de fluxo que mostra um processo 600 para a calibração de um sistema de peso do veículo. Na etapa 610, o sistema de monitor 320 registra os sinais Y \ através V_n enviado por cada extensômetro 500. Na etapa 620, o sistema do monitor dirige o operador para realizar uma manobra de calibragem de tal modo que os diferentes tipos de pneus transportam diferentes frações do peso da ceifeira debulhadora 10. Por exemplo, o sistema do monitor pode instruir o operador a conduzir a ceifeira debulhadora em uma superfície substancialmente plana a uma dada velocidade.

[0058] Em razão do peso total da ceifeira debulhadora 10 não se alterar substancialmente através de toda a manobra de calibragem, a relação entre os sinais V_n pode ser modelada por uma relação tal como:

AT n=l [0059] Onde: W-é uma constante porque o peso da ceifeira debulhadora é constante (nota: W pode não representar o peso real da ceifeira debulhadora 10) [0060] V_n - representa o sinal enviado pelo extensômetro enésimo

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500 [0061] Cn - é um coeficiente que representa um fator de calibração ou multiplicador associado ao extensômetro enésimo 500 [0062] t - é o tempo em segundos.

[0063] Assim, na etapa 630 o sistema do monitor 320 determina de preferência a definição de coeficientes Cn que resultam em um valor constante W ao longo da manobra de calibragem. Deve notar-se que, em alguns casos, um valor constante W não pode ser obtido na prática, no caso em que o sistema do monitor determina de preferência a definição de coeficientes Cn que resultam na menor variação (por exemplo, o desvio padrão) de W durante a manobra de calibragem. [0064] Na etapa 640, um peso conhecido é adicionado ou removido do sistema. Por exemplo, a parte superior 15 pode ser removida da ceifeira debulhadora 10, de tal modo que o peso total da ceifeira debulhadora diminui o peso conhecido da parte superior. Na etapa 650, os novos coeficientes Cn são calculados de modo que a mudança em W é igual à variação conhecida em peso da ceifeira debulhadora. Por exemplo, os coeficientes Cn podem ser multiplicados por uma única constante igual ao decréscimo em W dividido pela alteração conhecida em peso (por exemplo, o peso da parte superior 15). Na etapa 660, o sistema de monitor 320 de preferência armazena os novos coeficientes Cn para uma aplicação para as medições de peso subseqüentes.

[0065] Em uma fase de configuração opcional antes da calibração descrita no diagrama de fluxo de processo 600, o sistema do monitor 320 instrui preferencialmente o operador para realizar uma rotina similar à rotina de calibragem 620 de modo que a fração de peso transportado pelas várias alterações nos pneus. À medida que cada sub-rotina é realizada, o sistema de monitoramento 320 avalia a alteração nos sinais Vn e determina se as alterações nos sinais correspondem à variação esperada da fração de peso transportado por cada um dos pneus. Por

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18/30 exemplo, se o sistema de monitor orienta o operador para acelerar o veículo, deve ser observado um aumento nos sinais de frente para trás e colocado extensômetros traseiros 500f2 e 500r2. Se essa mudança não for observada, o sistema de monitor 320 instrui preferêncialmente o operador para garantir que os extensômetros traseiros eliminados 500f2 e 500r2 estejam instalados corretamente.

[0066] Em uma fase de avaliação do sistema opcional, o sistema de monitor 320 determina novos coeficientes C„ (como realizado na etapa 630 em fluxo de processo 600), enquanto a ceifeira debulhadora 10 está se movendo, mas não colhendo. Como um exemplo, o sistema de monitor 320 pode iniciar a etapa 630 de processo 600, quando o sistema de GPS 355 indica que a ceifeira debulhadora 10 se move mais rápido do que 10 milhas por hora ou qualquer velocidade predeterminada acima da qual a ceifeira debulhadora 10, é provavelmente um meio de transporte e não de colheita. Deve ser observado que o cálculo de novos coeficientes C„ é preferível em relação ao transporte, porque o peso da ceifeira debulhadora 10 está se deslocando entre os membros de suporte de carga, mas a ceifeira debulhadora não está acumulando grão.

DADOS NÃO CONFIÁVEIS [0067] Na operação do sistema de peso do veículo 400, certos parâmetros ambientais e de funcionamento ocasionalmente causam imprecisão dos dados do peso do veículo. Os ditos dados são preferencialmente identificados pelo sistema de monitor e de preferência não são utilizados para calibrar o sinal de taxa de fluxo de massa fornecido pelo sensor de fluxo de massa 130.

[0068] Assim, um processo preferido 900 para filtrar os dados do peso do veículo não confiáveis é mostrado no diagrama de fluxo da figura 9. Na etapa 200, o sistema do monitor 320 de preferência calibra o sinal da taxa de fluxo de massa utilizando o peso do veículo de acordo

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19/30 com o processo 200 descrito com relação à figura 2 A. Na etapa 910 o sistema de monitor 320 de preferência monitora um critério de qualidade de dados. O critério de qualidade de dados compreende preferencialmente um sinal correspondente à precisão dos dados gerados pelo sistema de peso do veículo 400. Na etapa 920, o sistema de monitor 302 compara a qualidade dos dados de preferência a um valor limiar predeterminado. O limiar pode compreender uma percentagem predeterminada ou o número de desvios padrão do critério de qualidade de dados médio ou simplesmente um valor predeterminado. O limiar de preferência se encontra entre uma gama de qualidade de dados não desejada e uma gama de qualidade de dados desejada.

[0069] Se o critério de qualidade de dados excede o limite, então na etapa 930 o sistema do monitor calibra de preferência o sinal de taxa de fluxo de massa com dados de peso dos veículos. Na realização da etapa 930, o sistema do monitor 320 de preferência continua a gravação de dados do sistema de peso do veículo 400, mas interrompe o uso do sistema de peso do veículo. Em modalidades em que o sistema de monitor 320 calibra o sensor de fluxo de massa usando um fator de correção (por exemplo, tal como descrito com respeito à figura 2B), o sistema do monitor pode continuar a usar o último fator de correção calculado antes que o critério de qualidade de dados exceda o limiar de dados confiável.

[0070] Na etapa 940 o sistema do monitor determina a preferência se o critério de qualidade dos dados está abaixo do limite de dados confiável (ou seja, se os dados de peso de veículos podem voltar a ser confiáveis). Em caso positivo, na etapa 950, o sistema de monitor 320 resume preferencialmente a calibragem da taxa de fluxo de massa com dados de peso do veículo.

DADOS NÃO CONFIÁVEIS - OPERAÇÕES DE DESCARGA

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20/30 [0071] Durante a operação do sistema de calibragem 300, o operador irá ocasionalmente ativar o trado de descarga 30 da ceifeira debulhadora 10, a fim de extrair os grãos acumulados 110 do reservatório de grãos 20 da ceifeira debulhadora. Muitas vezes, esta operação é realizada durante a colheita, com um trator puxando uma carroça de grãos ou vagão ao longo da ceifeira debulhadora 10. Durante estas operações, o peso da ceifeira debulhadora muda devido à descarga e, assim, o peso do veículo não deve ser utilizado para calibrar o sensor de fluxo de massa 130, como aqui descrito. Assim, um sensor de peso trado 335 é de preferência incluído na modalidade do sistema de calibração 300, como ilustrado na figura 3.

[0072] O sensor de peso 335 pode compreender um medidor de deformação ligado a qualquer membro de suporte de carga da ceifeira debulhadora 10, medindo o peso do trado de descarga 30 e configurado para medir a deformação (por exemplo, cepa) do membro de suporte de carga, ou de qualquer outro sensor configurado para enviar um sinal proporcional ao peso da descarga de trado 30. Em uma fase de instalação, o sistema de monitor 320 registra um valor do sinal a partir do sensor de peso do trado 335 quando não houver grão no trado de descarga 30. Em funcionamento, quando a ceifeira debulhadora descarrega grãos através do trado de descarga 30, o peso dos trados de descarga aumenta e o sinal do sensor de peso do trado 335 aumenta. Quando o sinal proveniente do sensor de peso do trado 335 atinge um limite superior ao valor registrado na fase de instalação, o sistema de monitor 320 entra no modo de dados não confiáveis, tal como descrito com respeito à figura 9. Deve ser apreciado que, quando o trado de descarga 30 está em funcionamento, o conteúdo da frequência do sensor de peso do trado é alterado devido ao trado de descarga vir a sofrer vibração vertical substancial. Assim, em um método alternativo, o espectro da frequência do sinal do sensor de peso

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21/30 do trado é usado para determinar quando o trado gira. Quando o sinal do sensor de peso do trado inclui um componente de frequência dentro de uma gama predeterminada tendo uma amplitude dentro de um intervalo predeterminado, o sistema de monitor 320 entra de preferência no modo de dados não confiável.

[0073] Além disso, o sinal do sensor de peso do trado 335 pode ser usado para determinar se o depósito de grãos 20 foi completamente esvaziado. Se o operador descarrega apenas uma porção do reservatório de grãos 20 e pára o trado de descarga 30, então, a frequência do sinal do sensor de peso do trado voltará abaixo do seu valor limiar (que indica que o trado de descarga não está em rotação), mas o valor do sinal permanecerá acima do seu valor de limiar pois o trado de descarga não pode esvaziar até o reservatório de grãos 20 ser esvaziado. Assim, quando o sinal do sensor de peso do trado retorna abaixo do seu valor limiar, o sistema de monitor 320 preferencialmente determina que o reservatório de grão 20 está vazio e pode realizar qualquer etapa que requeira um reservatório vazio de grãos, os ditos como a comparação da soma dos sinais do extensômetro à soma medida durante a instalação ou indicar visualmente ao operador que o reservatório de grãos está vazio.

DADOS NÂO CONFIÁVEIS - DINÂMICA DE VEÍCULOS [0074] O acelerômetro 350 é preferencialmente orientado e configurado para enviar um sinal para a placa do monitor de produção 310 relacionado com a aceleração ou desaceleração da ceifeira debulhadora 10 ao longo da direção da viagem. Devido a aceleração ou desaceleração excessivas poderem impor cargas excessivas sobre o aparelho de pesagem do veículo, o sistema de monitor 320 entra preferencialmente no modo de dados não confiável quando o sinal do acelerômetro excede um valor limiar predefinido. Da mesma forma, o giroscópio 345 é preferencialmente orientado e configurado para enviar

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22/30 sinais à placa do monitor de produção 310, do qual os sinais estão relacionados com a oscilação e a inclinação da ceifeira debulhadora 10. Como a excessiva oscilação e inclinação da ceifeira debulhadora 10 causa ao aparelho de peso de veículo a submissão a cargas que não podem ser diretamente relacionadas com o peso da ceifeira debulhadora, o sistema do monitor 320 entra preferencialmente no modo de dados não confiável quando qualquer um dos sinais de giroscópio excede os valores-limite predefinidos.

DADOS NÃO CONFIÁVEIS - CONTATO DO SOLO-CABEÇA [0075] Deve ser apreciado que, quando a parte superior 15 contacta o solo, a capacidade de um sistema de peso do veículo 400 para pesar a ceifeira debulhadora 10 está comprometida, porque uma parte do peso do veículo é realizada pela cabeça. Assim, o sensor de pressão de parte superior 380 pode ser usado em aplicações em que a parte superior 15 ocasionalmente ou regularmente contacta o solo. O sensor de pressão de parte superior 380 pode compreender qualquer sensor de pressão configurado para produzir um sinal que corresponde à pressão de um ou mais acionadores hidráulicos utilizados para posicionar a parte superior 15. A figura 8 ilustra um sensor de pressão de parte superior 380 em comunicação fluida com a câmara de trabalho 810 de um acionador hidráulico 800. Na modalidade ilustrada, o sensor de pressão de parte superior 380 está instalado de tal modo que o fluido de uma linha de alimentação de pressão 820 flui através do sensor de pressão de parte superior 380 antes de entrar na câmara de trabalho 810. O sensor de pressão de parte superior 380 pode compreender um transdutor de pressão, tal como os fabricados pela Gems Sensors & Controls em Plainville, Connecticut. O sensor de pressão de parte superior 380 envia um sinal para a placa do monitor de produção 310 que corresponde à pressão na câmara de trabalho 810.

[0076] Em funcionamento, o sistema de monitorização 320 compara

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23/30 de preferência o sinal do sensor de pressão de parte superior 380 a um valor de limite correspondente à pressão necessária para manter a parte superior 15 apenas acima da superfície. À medida que a pressão diminui abaixo do limiar de pressão, a diferença de pressão corresponde ao peso da parte superior transportado pelo chão. Durante a operação, o sistema de monitor 320 subtrai de preferência este peso do peso do veículo, medido pelo sistema de peso do veículo 400. Em algumas aplicações, especialmente quando não se prevê que a parte superior 15 entrará em contacto com o solo durante a operação, o sinal do sensor de pressão da parte superior 380 pode ser utilizado simplesmente para determinar se o sistema de monitor 310 deve entrar no modo de dados não confiáveis.

DADOS NÃO CONFIÁVEIS - CARGA ÚTIL FANTASMA [0077] Em algumas modalidades, o sistema de monitor 320 também entra de preferência no modo de dados não confiável quando o ponto de carga efetivo de pneus 410 se desloca. A figura 4C ilustra uma ceifeira debulhadora 10 que tem pneus dianteiros duplo 410 como é comum em ceifeira debulhadoras disponíveis no mercado. Em operação, se o peso da dbulhadora 10 se desloca para fora de um pneu duplo interior e sobre um pneu duplo exterior (como, por exemplo, quando o pneu duplo exterior encontra um declive íngreme ou obstrução) o ponto efetivo de carregamento se desloca para longe do centro do eixo dianteiro 422. Assim, a dobra do eixo dianteiro 422 aumenta de tal forma que o sinal de extensômetros 500fl e 500f2 aumenta, mesmo que o peso da combinação não tenha sido alterado. Este sinal falso é aqui descrito como sinal fantasma e a carga calculada resultante é aqui descrita como carga fantasma.

[0078] Para detectar a carga fantasma, a modalidade do sistema de peso de veículo 400 ilustrada na figura 4C de preferência inclui dois extensômetros 500dll e 500dl2 entre os pneus dianteiros esquerdos 410l

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24/30 e os extensômetros 500fl e 500f2. Além disso, a mesma modalidade inclui, de preferência extensômetros duplos 500drl e 500dr2 entre os pneus dianteiros 41r e os extensômetros 500f2 e 500fl. Os extensômetros duplos 500d estão de preferência montados na ceifeira debulhadora 10 utilizando um suporte ou outro aparelho adequado. Os extenometros duplos 500d estão em comunicação elétrica com a placa de monitor de produção 310. É observado que, à luz da descrição do presente pedido que um único extensômetro 500d pode ser montado perto de cada pneu duplo 410, mas de preferência dois extensômetros são incluídos (como ilustrado na figura 4C) para cancelar os efeitos de torção e flexão não vertical. Quando a soma dos sinais a partir de qualquer par de extensômetros duplo 500d excede um valor de limiar, o sistema de monitor 320 entra de preferência, em um modo de dados não confiáveis.

[0079] Utilizando as modalidades do sistema de peso do veículo aqui descritas com respeito à figura 4C, o sistema de monitor 320 pode detectar a carga fantasma quando a relação entre os sinais provenientes de cada um dos pares de extensômetros duplos adicionais 500d e os extensômetros frontais 500f excede um valor limiar. Em um método, o sistema de monitor 320 pode simplesmente entrar no modo de dados não confiável quando a carga fantasma é detectada. No entanto, de acordo com outro método, como mostrado no fluxograma da figura 4D, o sistema do monitor 320 também pode calcular e subtrair a carga fantasma detectada a partir da carga medida. No fluxograma de processo 480 da figura 4D, na etapa 481, o sistema de monitor de preferência determina que a ceifeira debulhadora 10 está colhendo de acordo com um número de indicadores, incluindo: (a) se a cabeça é abaixada utilizando o sensor de peso da cabeça 380; (b) se a aceleração vertical é detectada usando o acelerômetro 350; (c) se a ceifeira debulhadora está girando usando o giroscópio 345; ou (d) se a

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25/30 velocidade de ceifeira debulhadora está dentro de um intervalo predeterminado (por exemplo, dois e sete milhas por hora), utilizando o sistema de GPS 355 ou o sensor de velocidade 340.

[0080] Se a ceifeira debulhadora 10 está colhendo, então na etapa

482 o sistema de monitor 320 determina se a inclinação da ceifeira debulhadora está dentro de um intervalo predeterminado aceitável usando o giroscópio 345.

[0081] Se a inclinação for aceitável, a ceifeira debulhadora de preferência ajusta os sinais do extensômetro duplo de eixo dianteiro na etapa

483 para sinais calculados de não oscilação através da determinação da oscilação usando o acelerômetro 350, determinando um fator de oscilação pelo qual a carga do eixo dianteiro é afetada devido a oscilação da ceifeira debulhadora, e dividindo os sinais pelo fator de oscilação. Na etapa 484 o sistema do monitor 320 de preferência determina os sinais de não oscilação de duplo extensômetro previstos usando o sensor de fluxo de massa 360 para determinar a mudança no peso do grão. Na etapa 485, o sistema de monitor 320 de preferência subtrai cada sinal de não oscilação de duplo extensômetro previsto do sinal correspondente e calculado de não oscilação previsto para ober o sinal fantasma. Na etapa 486, o sistema de monitor 320, de preferência aplica-se os multiplicadores calculados para os dois extensômetros 500d (tal como descrito com respeito à FIG 6.) para cada sinal fantasma, e soma os sinais fantasmas para obter o total de carga fantasma. Na etapa 487, o sistema de monitor 320 subtrai de preferência a carga fantasma do total de carga de não oscilação no eixo dianteiro 422 para obter a carga corrigida de não oscilação no eixo dianteiro. Na etapa 488 o sistema de monitor 320 reajusta de preferência, a carga de não oscilação no eixo dianteiro 422, multiplicando-se pelo fator de oscilação calculado naa etapa 483. Assim, o sistema de monitor 320 é capaz de remover a carga fantasma do

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26/30 peso de veículo medido.

ALTERNATIVAS - SISTEMAS DE PESO DE VEÍCULO [0082] Deve ser apreciado que o método de calibragem do sensor de fluxo de massa 130 aqui descrito, bem como o sistema para a realização do método, pode ser realizado com qualquer aparelho configurado para medir o peso (ou a mudança no peso) da ceifeira debulhadora 10 ou do reservatório de grãos 20 contendo grão limpo 110. A figura 7A ilustra uma modalidade alternativa do sistema de peso do veículo 400 na qual o reservatório de grãos 20 da ceifeira debulhadora 10 é suportado pelas células de carga 720. Cada célula de carga 720 está equipada com medidores de tensão ou outros dispositivos configurados para enviar um sinal proporcional à compressão da célula de carga. Na modalidade ilustrada, o reservatório de grãos 20 inclui nervuras superiores e inferiores 750u e 750l. As células de carga estão montadas entre as vertentes 750 e a moldura da ceifeira debulhadora. Deve ser apreciado que outras modalidades do sistema de peso do veículo podem incluir células de carga 720 em outras localizações e as orientações de suporte de peso do depósito de grãos 20.

[0083] No entanto, como melhor visualizado na figura 1A, na maioria de ceifeira debulhadoras disponíveis comercialmente o elevador de grãos 120 e o trado transversal 35 compreendem ambos o suporte de carga e os membros de carga impostos com diz respeito ao depósito de grãos 20, de tal forma que é difícil determinar o peso dos grãos dentro do reservatório de grão sem modificar a estrutura da ceifeira debulhadora 10.

[0084] Assim, uma ceifeira debulhadora 10 modificada incorporando outra modalidade do sistema de peso do veículo 400 está ilustrada nas Figs. 7B a 7E. Nesta modalidade, o peso do depósito de grãos 20 é isolado a partir de outros membros da ceifeira debulhadora 10 e

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27/30 suportado por células de carga 720. O elevador de grão 120 passa através da parede do reservatório 20 sem impor cargas significativas sobre o reservatório, de preferência por meio de um vedante 123, que pode ser construído de qualquer material (por exemplo, borracha) apropriado para a selagem de grãos no reservatório, permitindo que o elevador de grão 120 e o reservatório de grão 20 se movam um em relação ao outro. Além disso, o trado transversal 35 se situa abaixo de uma ranhura transversal 38 no reservatório de grãos 20 de tal forma que o grão cai de reservatório para o trado transversal para o transporte para o trado de descarga 30. Nas ditas modalidades, um portão que pode ser fechado seletivamente ou porta (não representada) sobre o trado transversal 35 na parte inferior do reservatório 20 é, de preferência incorporado para reter o grão no reservatório de grãos de cereais, quando o grão não está sendo descarregado. Substancialmente, todo o peso do reservatório 20 assenta, assim, sobre as pernas de apoio do reservatório de grãos 36. As células de carga 720 se interpõem entre as pernas de apoio ao reservatório de grãos 36 e membros de apoio 37 da moldura da ceifeira debulhadora.

[0085] Deve ser observado que, nas modalidades acima descritas no que diz respeito às figuras 7B a 7E, a estrutura de suporte e o sistema de medição do peso pode ser modificado de forma significativa, enquanto ainda obtem uma medição relacionada com o peso do depósito de grãos 20. Em algumas modalidades, as pernas de apoio 36 podem ser unidas diretamente (por solda ou por juntas) aos membros de apoio 37 e as pernas de apoio 36 instrumentadas com extensômetros. Em outras modalidades, as pernas de apoio 36 poderiam ser unidas aos membros de apoio 37 através dos pinos instrumentados.

[0086] Nas modalidades discutidas acima, com respeito à figura 7A ou as modalidades discutidas acima em relação às figuras 7B-E, cada

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28/30 célula de carga 720 está em comunicação elétrica com a placa de monitor de produção 310. Será apreciado que a soma dos sinais das células de carga 720 enviados para o reservatório é proporcional ao peso do reservatório de grão e o seu conteúdo. A calibragem da modalidade do sistema de peso de veículo 400 pode ser realizada através da gravação de uma primeira soma dos sinais das células de carga Si quando o reservatório de grãos 20 está vazio, adicionando um peso conhecido W_cai para o reservatório de grãos, e a gravação de uma segunda soma dos sinais das células de carga S2 com 0 peso conhecido no lugar. A proporção de Wcai para a diferença entre S2 e S\ constitui uma característica de calibragem k (em unidades de, por exemplo, libras por mili-volts). Assim, como 0 grão é adicionado ao reservatório durante a operação, 0 peso de grãos W_g pode ser representado em termos da soma dos sinais atualmente registrada de células de carga S, como segue.

[0087] Em algumas modalidades, a resposta das células de carga pode ser não linear assim como a calibragem característica k deve ser substituída por uma curva característica (por exemplo, a curva 280 da figura 2C) relativa a uma definição de pesos conhecidos para carregar os sinais celulares. Em outras modalidades, pode ser preferível efetuar uma manobra de calibragem e obter uma definição de multiplicadores correspondentes a cada célula de carga 720, como descrito com respeito à figura 6.

ALTERNATIVAS - SENSORES DE FLUXO DE MASSA [0088] Também deve ser notado que 0 sensor de fluxo de massa 130 não precisa incluir 0 tipo de placa de impacto ilustrada na figura IB, mas pode compreender qualquer sensor configurado para enviar um sinal que corresponde à taxa de fluxo de massa de grãos na ceifeira debulhadora 10. Por exemplo, a figura 1C ilustra um elevador de grãos 120 conduzido por um eixo motor 122. O sensor de torque 124 está acoplado

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29/30 ao veio de acionamento 122. O sensor de torque 124 está em comunicação elétrica ou sem fios, com a placa de monitor de produção 310. O sensor de torque 124 pode ser um sensor de torque rotativo em linha os ditos como aquelas disponíveis de FUTEK Avançada Tecnologia de Sensor, Inc em Irvine, Califórnia. O sensor de torque 124 é de preferência configurado para produzir um sinal que corresponde ao torque sobre o eixo de acionamento 122. O torque aplicado no eixo de acionamento 122 aumenta com o peso de grão 110 sendo transportado pelo elevador de grão 120. Assim, o sinal proveniente do sensor de torque 124 pode ser utilizado para medir o peso dos grãos 110 no elevador de grão 120 em um dado momento. De acordo com um método de utilização da modalidade do sensor de fluxo de massa 130, a velocidade do eixo de acionamento 122 pode ser medida utilizando um sensor de velocidade semelhante ao sensor de velocidade 340 ou outro aparelho adequado. Usando a velocidade do eixo de acionamento 122 e de comprimento conhecido do elevador de grão 120, a placa de monitor de produção de preferência determina quando o elevador de grãos fez um ciclo completo e registra o peso do grão 110 adicionado à ceifeira debulhadora em cada ciclo.

[0089] Em uma outra modalidade do sensor de fluxo de massa 130 ilustrado na figura ID, o eixo do motor 122 é acionado por um motor elétrico ou hidráulico 126. A potência absorvida pelo motor 126 é medida como é conhecido na técnica e reportado à placa de monitor de produção 310. Como o torque no eixo do motor 122, a potência retirada pelo motor 126 está relacionada com o peso de grão 110 no elevador de grãos 120 e pode ser usado pelo sistema de monitor 320 para medir um fluxo de grãos 110 de acordo com o método descrito acima.

[0090] Em outras modalidades, o sensor de fluxo de massa 130 pode incluir um aparelho utilizado para medir o peso do grão limpo 110 à medida que se move através da ceifeira debulhadora 110, como está

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30/30 descrito na Patente US No. 5.779.541, cuja descrição é aqui incorporada por referência na sua totalidade.

[0091] Outros tipos de sensores de fluxo de massa que podem ser calibrados pelo método descrito na presente invenção incluem sensores de fluxo de massa óticos, como são conhecidos na técnica.

[0092] A descrição anterior é apresentada, para permitir um perito na técnica a fazer e usar os sistemas, métodos e aparelhos aqui descritos, sendo fornecido no contexto de um pedido de patente e os seus requisitos. Várias modificações da modalidade preferida do aparelho, e os princípios gerais e as características do sistema e métodos aqui descritos serão evidentes para os peritos na técnica. Assim, a invenção não deve ser limitada às modalidades do aparelho, de um sistema e métodos acima descritos e ilustrados nas figuras dos desenhos, mas deve ser dado o mais vasto âmbito consistente com o espírito e o âmbito da presente descrição e das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para o monitoramento de produção durante a colheita de grãos com uma colheitadeira (10), o método compreendendo:

usando um sensor de taxa de fluxo de massa (130) disposto para medir uma taxa de fluxo de massa de grãos na colheitadeira (10), gerar um sinal de taxa de fluxo relacionado a uma taxa de fluxo de grãos dentro da colheitadeira (10);

caracterizado pelo fato de que compreende ainda: gerar um sinal de peso relacionado a um peso de um reservatório de grãos (20) da colheitadeira (10), em que um elevador de grãos (120) passa através de uma parede do dito reservatório de grãos (20);

enquanto colhe grãos, correlacionar o dito sinal de taxa de fluxo com o dito sinal de peso a fim de monitorar o rendimento.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de correlacionar o dito sinal de taxa de fluxo e o dito sinal de peso inclui:

a determinação de uma taxa de variação do dito sinal de peso; e a comparação da dita taxa de variação do dito sinal de peso para o dito sinal de taxa de fluxo.
3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita etapa de correlacionar o dito sinal de taxa de fluxo e o dito sinal de peso inclui:

a integração do dito sinal de fluxo de taxa ao longo de um período de gravação para obter uma estimativa mudança de peso baseada em fluxo;

a determinação de um sinal de mudança de peso ao longo do dito período de gravação para obter uma estimativa de mudança de peso baseado no peso, e

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2/6 a comparação da estimativa de mudança de peso baseada em fluxo para a dita estimativa de mudança de peso.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda:

a determinação de um erro relacionado com o dito sinal de taxa de fluxo; e a correção do dito sinal de fluxo de taxa.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de gerar o dito sinal de peso inclui:

proporcionar um sistema de peso do veículo (400) configurado para gerar o dito sinal de peso, o dito sistema de peso de veículo (400) incluindo um primeiro sensor de peso (500, 720) e um segundo sensor de peso (500, 720).
6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de gerar o dito sinal de peso inclui ainda:

a realização de uma rotina de calibragem enquanto o dito peso do reservatório de grãos (20) da colheitadeira permanece inalterada, e a determinação de um primeiro fator de calibragem associado com o dito primeiro sensor de peso (500, 720) e um segundo fator de calibragem associado com o dito segundo sensor de peso (500, 720) de tal modo que o dito sinal de peso permanece substancialmente constante durante a dita rotina de calibragem.
7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a etapa de gerar o dito sinal de peso inclui ainda:

mudar um peso conhecido da dita colheitadeira (10) de modo que o sinal de peso se alterar; e determinar um primeiro fator de calibragem associado com o dito primeiro sensor de peso (500, 720) e um segundo fator de calibragem associado com o dito segundo sensor de peso (500, 720) de tal

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3/6 modo que uma diferença do dito sinal de peso corresponde ao dito peso conhecido.
8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda:

determinar um erro associado com o dito sinal de taxa de fluxo com base no dito sinal de peso;

corrigir o dito sinal de fluxo de taxa usando o dito para gerar uma medição de fluxo de massa corrigida; e exibir a dita medição de fluxo de massa corrigida.
9. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que inclui ainda:

gerar um critério de qualidade de dados associado com o dito sinal de peso;

comparar dito critério de qualidade de dados a um intervalo desejado;

determinar um erro associado com a dita taxa de fluxo utilizando um valor do dito sinal de peso gravado enquanto o dito critério de qualidade de dados está dentro do dito intervalo desejado;

corrigir o dito sinal de taxa de fluxo usando o dito erro para gerar uma medida de fluxo de massa corrigida; e exibir a dita medida de fluxo de massa corrigida.
10. Sistema de monitoramento de produção enquanto colhe grãos com uma colheitadeira, compreendendo:

um sensor de fluxo de massa (130) configurado para gerar um sinal de taxa de fluxo correspondendo a uma taxa de fluxo de grão dentro da colheitadeira (10);

caracterizado pelo fato de que compreende ainda: um sistema de peso do veículo (400) compreendendo um extensômetro (500) montado em um eixo (422, 427) da colheitadeira (10), o dito extensômetro (500) configurado para gerar um sinal de peso

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4/6 correspondente a um peso de uma porção da colheitadeira (10); e um circuito de processamento (322) em comunicação elétrica com o dito sensor de fluxo de massa (130) e o dito sistema de peso de veículo (400), o dito circuito de processamento (3220 configurado para calcular um erro no dito sinal de fluxo de taxa usando o dito sinal de peso.
11. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dito circuito de processamento (322) é ainda configurado para calcular uma taxa de fluxo de massa corrigida com base no dito erro.
12. Sistema, de acordo com a reivindicação10, caracterizado pelo fato de que inclui ainda:

um sensor de qualidade de dados (335, 340, 350, 355, 380) configurado para gerar um critério de qualidade de dados associado com o dito sistema de peso do veículo (400), o dito sensor de qualidade de dados (335, 340, 350, 355, 380) em comunicação elétrica com o dito circuito de processamento (322).
13. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito sensor de qualidade de dados (335, 340, 350, 355, 380) compreende um dentre: giroscópio (345), um acelerômetro (350), um sensor de velocidade (340), sensor de peso de trado (335), um sistema de GPS (355), e um sensor de pressão de parte superior (380).
14. Sistema, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito circuito de processamento (322) é ainda configurado para comparar o dito critério de qualidade de dados a um limite, e em que o dito circuito de processamento (322) é ainda configurado para ignorar o dito sinal de peso quando o dito critério de qualidade de dados entra em uma faixa não desejada definida pelo dito limite, em

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5/6 que o dito limite compreende um dentre: (i) uma percentagem predeterminada ou um número de desvios padrão de uma média do dito critério de qualidade de dados, ou (ii) um valor predeterminado.
15. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de peso do veículo (400) inclui uma célula de carga (720) tendo uma parte do peso da colheitadeira (10).
16. Sistema, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o dito sistema de peso do veículo (400) é configurado para medir a deformação de um membro de suporte de carga (422, 427, 36, 37) da colheitadeira (10).
17. Método de calibragem de um sensor de fluxo de massa (130) de uma colheitadeira (10) enquanto colhe os grãos, o dito método incluindo as etapas de:

interceptar um fluxo de grãos com um sensor de fluxo de massa (130);

medir a taxa de fluxo de massa do dito grão com o dito sensor de fluxo de massa (130) para obter uma taxa de fluxo de massa medida;

armazenar os grãos em um reservatório de grãos (20) na colheitadeira, em que um elevador de grãos (120) passa através de uma parede do dito reservatório de grãos (20), o dito método caracterizado pelo fato de que compreende ainda:

obter medidas de peso de uma porção da dita colheitadeira (10) incluindo o dito reservatório de grãos (20) em um primeiro tempo e um segundo tempo para se obter uma alteração de medição do peso do grão;

comparar a mudança medida em peso de grãos para a dita taxa de fluxo de massa medida enquanto colhe;

determinar uma imprecisão na dita medida de taxa de fluxo de massa com base na dita mudança no peso de grãos; e

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6/6 corrigir as taxas de fluxo de massa medidas posteriormente com base na dita imprecisão.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui ainda:

realizar uma rotina de calibragem que corresponde a uma variação conhecida em peso de veículo;

comparar a dita mudança medida em peso de grãos a dita mudança conhecida no peso do veículo; e determinar um fator de correção para corrigir a dita mudança medida em peso de grãos para a dita mudança conhecida no peso do veículo;

aplicar o dito fator de correção para a medição de peso subsequente.
19. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui ainda:

a filtragem das ditas medições de peso que não satisfazem um critério de qualidade de dados, o dito critério de qualidade de dados correspondendo a um limite predeterminado, em que o dito limite predeterminado compreende um entre: (i) uma percentagem predeterminada ou número de desvios padrão de uma média do dito critério de qualidade de dados ou (ii) um valor predeterminado.
20. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que inclui ainda:

determinar uma taxa de alteração do peso do grão, uma soma cumulativa da dita taxa de fluxo de massa, e uma taxa de variação da dita soma cumulativa da dita taxa de fluxo de massa, e comparar a dita taxa de variação do peso do grão para a dita taxa de variação da dita soma cumulativa da dita taxa de fluxo de massa.