CN106132190B - 包括用于自动地调整收割单元的装置的、并用于收割根部例如甜菜的机器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于收割在土地中种植并以排对齐的根部的机器，其包括用于水平地切割根部的头部的单元(36)，该单元具有用于基于该头部的水平高度来自动地调整它的切割刀片的水平高度的装置，在该水平切割单元后为收割单元(48)，收割单元挖空在根部下方的位于切割水平高度之下的相对高度处的土地，其特征在于，它包括用于检测根部的顶部的高度的装置，和用于基于该顶部的高度来调整收割单元(48)相对于切割水平高度的相对高度的装置。

Description

包括用于自动地调整收割单元的装置的、并用于收割根部例 如甜菜的机器

技术领域

本发明涉及用于收割成排种植在土地中的根部的机器，例如甜菜，以及使用该机器的收割方法。

背景技术

为了收割成排沿纵向排对齐的根部(当它们成熟时)，尤其是为了收割甜菜，具体地在文件EP-B1-1772050中公开的一种已知类型的机器，包括设置在动力牵引车前方的组件，该组件包括从前方相继开始的导向轮、用于剥离大多数叶片的单元、甜菜头部的水平切割单元(以便消除剩余的叶片和剥甜菜皮)和收割单元，该收割单元挖掘甜菜下方的土地，以便取出它们、消除土壤并将它们朝向储存装置举起。

在本文件的余下部分中，术语甜菜将包含能够利用这些机器来收割的所有类型的根部。

用于切割甜菜的头部的单元在每行包括水平切割刀片，其仅仅在前方包括竖直引导件或凸轮，呈现为形成在前方上升的曲线的平行条，以便滑过待切割的甜菜的顶部，其在刀片上的稍微后方终止。

针对每排甜菜，切割单元被安装在基本平衡的支撑件上，其使得每个导向轴承能够相继地在每个甜菜的顶部上升和下降。通过这种方式，跟随在后边的、被调整为稍微位于该引导件下方的刀片仅在甜菜顶部的下方来水平地切割甜菜。

在该切割单元之后的收割单元还包括与切割刀片的水平高度有关的高度定位，以便根据与切割水平高度相关的预定高度来挖掘土壤。因而，针对包括标准高度的甜菜，获得了土壤挖掘深度的最优值。

尽管如此，这种类型的收割单元的高度的自动调整并不能在所有的情况下实现最优化。特别地，倘若甜菜更小且具有降低的高度，或在没有甜菜的情况下，则土地将被挖掘的太深或无用，且为了为该机器供电会产生很高的燃料消耗。相反地，如果甜菜较小且具有比较大的高度，将存在损坏它们的底部并松散收割一部分的风险，因为不会挖掘足够的深度。

发明内容

特别地，本发明旨在避免现有技术中的这些缺陷。

为了这个目的，它提出了一种用于收割种植于土地中并成排对齐的根部的机器，其包括根部的头部的水平切割单元，该水平切割单元设置有用于基于该头部的水平高度自动地调整它的切割刀片的水平高度的装置，在根部下方的切割水平高度下的相对高度处来挖掘土地的收割单元在该装置之后，以及基于该高度用于调整收割单元相对于切割水平高度的相对高度的装置。

该机器的一个优点在于，基于由高度检测装置表示的根部的顶部的高度，收割单元然后可以被调整至仅仅必需的深度。因而，保证了土壤的最优挖掘，其允许通过当甜菜更高时挖掘更少的深度来降低燃料消耗，以及通过当甜菜更深时挖掘地更深来降低损害根部的风险。

根据本发明的用于收割根部的机器还包括以下特征的一个或多个，这些特征可以被组合在一起。

有利地，检测装置除了检测根部的顶部的高度之外还检测切割刀片在该根部上的通道宽度，调整装置根据该高度以及该顶部上的通道宽度来调整收割单元相对于切割水平高度的相对高度。

这种收割机器的有点在于，基于由高度检测装置表示的根部的顶部的高度，以及基于由通道宽度指示的尺寸，当这些根部更大时便延伸且当它们更小时便缩减，可以简单地缩减关于它们尺寸的指示，以及因而以最佳地方式来调整收割单元至仅仅必要的深度。因而，保证了土壤的最佳挖掘，其允许通过当甜菜更高时挖掘更小的深度来降低燃料消耗，以及通过当甜菜更深时挖掘地更深来降低损害根部的风险。

有利地，用于检测根部的顶部上方的通道宽度的装置包括用于检测切割单元的切割刀片的支撑件的力或变形的装置，其是柔韧的。该类型的传感器以简单的方式给出每个根部的切割头部的通道宽度的指示。

在该情况下，切割单元的刀片安装在平行四边形上，在切割引导件在根部上方的通过过程中，引起了该平行四边形的移动，其由角度传感器测量。因而，在平行四边形上升的整个宽度中，识别出甜菜的高度和甜菜的顶部的尺寸。

有利地，用于调整收割单元的相对高度的装置包括由电子控制单元驱动的液压汽缸。当它们产生较大力时，该液压汽缸允许高的加速，因而提供好的动力学。

有利地，收割机器包括在通过调整装置的自动调整之前允许驾驶员对每行预定收割单元的平均水平高度的装置。因而，为了调整收割单元的相对高度所需的冲程因而被平均地减少。

有利地，每个收割单元包括高度传感器。因而，可以通过闭环控制的装置来调整它的高度。

本发明的另一目的提供一种用于收割种植在土地中并成排对齐的根部的机器的操作方法，该机器包括根部的头部的水平切割单元，该水平切割单元设置有用于基于该头部的水平高度自动地调整它的切割刀片的水平高度的装置，在根部下方的切割水平高度下的相对高度处来挖掘土地的收割单元在该装置之后，该方法实现了根部的顶部的高度检测，以及然后基于该高度对收割单元相对于切割水平高度的相对高度进行调整。

有利地，该方法包括步骤：通过切割单元检测根部上方的通道宽度，收割单元相对于切割水平高度的相对高度基于该根部上方的通道宽度调整。

有利地，操作方法包括预备步骤：预定收割单元的平均水平高度。

有利地，从平均相对高度开始，针对切割单元在根部上方的较大通道宽度，该操作方法增加该相对高度；以及针对平均宽度，其保持该相对高度；以及针对较短宽度，其减小该相对高度。

有利地，在未检测到任何根部处，操作方法将相对高度设置成最小值。

附图说明

参考以下附图并阅读了此后作为实例给出的说明，将更好的理解本申请且其它特征和有点将变得更加清晰，其中：

图1为在土壤中种植的、准备被收割的甜菜的纵向剖视图；

图2a、2b和2c是对应于收割机器的切割宽度的六排甜菜的横截面视图；

图3是根据本发明的一个实施例的收割机器的侧视图；

图4是该机器的收割单元的横截面视图；

图5示出了该机器在一排甜菜的纵向剖视视图的操作；

图6在相同的剖视图中示出了通过收割机器实现的挖掘深度的增加；以及

图7示出了根据另一实施例的一排甜菜的纵向剖视图。

具体实施方式

应当注意的是，以下方案和解释是基于具有六排的收割机器。本发明以相同的方式应用于适合少数或多数排的收割机器。特别地，连根拔起的排的数量越大，则与本发明有关的益处越大。事实上，八排、九排或十二排下的地形和甜菜的不规则度相对于六排下的不规则度更高。因此，每排收割水平高度的深度的最优值将带来增加的益处。

图1示出了埋在包括表面水平高度6的土壤中的甜菜2，因为它已成熟，因此甜菜必须被收割。

为了实现收割，每棵甜菜2的顶部必须首先沿着稍微低于其顶部4的切割水平高度12被水平地切割，为了消除在该甜菜上生长的叶片。该甜菜4的顶部的切割后形成具有宽度L的切割平面，其取决于该甜菜的尺寸。

根据现有技术的收割机器，其包括用于自动地调整切割水平高度的装置，其在切割刀片的前方设置有引导件，在前进时，该引导件沿着甜菜2的上轮廓，以便实现刀片布置在合适的切割水平高度12上。

位于土壤8中的收割水平高度代表了用于挖掘土壤以便收割甜菜2的理想水平高度，其仅仅在主体积的下方。挖掘的太深无益地消耗更多的能量来为收割机器供电，并导致甜菜2带有太多的土壤，而未挖掘足够则存在损坏这些甜菜的风险。

然后，针对每棵甜菜获取了在切割平面12与收割水平高度8之间的相对高度H，该相对高度在相同的一排中依赖于很多参数可以改变，该参数具体地包括土壤的局部质量、水分含量、两棵甜菜之间的纵向间距、该甜菜的被埋深度以及适合于每棵甜菜的产量。

图2a、2b和2c示出了收割田地的在整个田地上纵向地延伸的不同可能的变形，在同时被收割的六排甜菜之上。

线22代表了收割机器的总体倾斜度，上曲线6代表土壤表面的水平高度，以及下曲线8代表针对每排分别设置的期望的收割水平高度，其相应于收割单元的侧边刀片60的底部，该收割单元被用于挖掘仅仅在每棵甜菜下方的土地。

图2a示出了土壤6的表面的横截面，其为凸的，二排到五排的收割水平高度8必须被提高。

图2b示出了土壤6的表面的横截面，其在右侧向下降，例如在田地的边界处，该收割机器被倾斜。二排到四排的收割水平高度8必须被提高，六排的切割水平高度必须被降低。

图2c示出了土壤6的表面的横截面，其包括二排与三排之间的间距20，其被机器的通道压缩，因而形成一轨道。二排和三排的收割水平高度8必须被降低。

图3代表包括位于前方的独立的导向轮30(用于跟随甜菜排)的收割机器，导向轮通过铰接臂32被连接至整个机器，每个铰接臂上设置有位置传感器34，其发送信号至电子控制单元(ECU)54。

导向轮30允许确定代表收割机器的总体倾斜度的线22，每排的各自收割水平高度8相对于该线被确定。

而后，有叶片剥离单元35，其可以除去甜菜的大多数叶片。

而后，有六个独立的用于切割横向对齐的甜菜的头部的单元36，每个单元在水平切割刀片的上游包括在前方弯曲的导向装置，其被用来在每棵甜菜的顶部滑动，以便调整仅仅位于后方的该刀片的高度。

通过传感器38来测量切割单元36的预定高度。

每个切割单元36包括引导件和切割刀片，该切割刀片安装在装有角度传感器40的可变形平行四边形上，其允许当其通过甜菜2时来测量引导件的相对高度，以及因此测量该甜菜的顶部4的高度。该角度传感器40还允许测量宽度，在该时间内引导件和切割刀片被提高，其允许推导甜菜2的尺寸。

关于切割单元36的高度和平行四边形40的变形的信息被发送至电子控制单元54。因而，随时间的连续信号被获取，倘若已知收割机器的前进速度，由于角度传感器40，则其通过测量平行四边形提高的宽度给出了每棵甜菜的宽度的指示以及根据该平行四边形的倾斜的甜菜4的顶部的高度的指示。

在每个用于切割甜菜的单元36之后，有收割单元48，该收割单元包括呈现在每侧的轮子和连续的刀片60，所述刀片60被用于挖掘仅仅在每棵甜菜下方的土地以便连根拔起它们，并将它们传送至后方，在后方它们通过提升系统58被承接。

六个收割单元48的每个具有相对于收割机器的预定平均水平高度，其基于叶片剥离器35的位置由汽缸44来设置。

如图2a、2b和2c所示，针对每排甜菜，基于该排的土壤6的表面的总体状况，驾驶员可以预定每个收割单元48的平均水平高度。每个收割单元48设置有多于一个的独立液压汽缸50，以修改收割单元相对于它的预定平均高度的高度，其加上或减去一小值以便给出一可调整的相对高度H，其由液压阀56来驱动，该液压阀由电子控制单元54来控制。

基于所有接收到的信息，尤其是那些由角度传感器40给出的表示宽度和高度的信息，电子控制单元54迅速地作出反应，以便精确地调整相对高度H，以便获取适合于每棵已经被切割的甜菜2的合适的收割水平高度8。

可选地，甜菜切割检测可以包括不同的测量装置，例如压力或力传感器、物理探针、多维扫描器或三维相机。

图5示出了由角度传感器40给出的切割水平高度10的曲线，且由该传感器发送的信号80包括指示保持切割刀片的平行四边形无需提高的矩形，以及这些矩形之间的间距L指示切割刀片的引导件甜菜上的推移时间。

所采取的策略由以下甜菜组示出，其包括连续地从图的左侧开始，第一组70、第二组72、第三组74、第四组76和被留空的间距78。

对于组70，甜菜2较大且它们的顶部位于土壤的平均水平高度。这些特征由切割刀片的平行四边形的角度传感器40以及甜菜上的较大时间推移来检测。相对高度H被增加，以便确保不会损害该甜菜的底部。

对于组72，甜菜较大并已经生长出土地。这些特征由切割刀片的平行四边形的角度传感器40以及甜菜上的时间推移来检测。相对高度H还很较大，但是由于甜菜顶部的高度较高，收割单元相对它的平均位置将被提高。

在组76的情况下，具有较小甜菜，其已经在土壤的水平高度上方相对地生长。因此，收割单元将被提高，以便考虑到较小相对高度H和较高的甜菜的顶部。倘若未检测到甜菜，其相应于角度传感器40未检测到，相对高度H被设置为最小值。该特征由空缺间距78来表示。

图6示出了相应于固定收割水平高度90(由现有技术中的收割机器使用)与收割水平高度8(由根据该实施例的方法来优化)之间的高度差的黑表面。认识到，不损害甜菜2，且同时，和将该收割水平高度8调整至最高，体现在机器拉力的能量节省，以及较小的无益地携带的土壤的量。

可选地，收割单元48相对于切割水平高度10的相对高度H的调整可以仅仅基于根部2的顶部4的高度，该高度由检测装置来检测。

在这种配置中，每个切割单元36包括引导件和切割刀片，该切割刀片安装在装有角度传感器40的可变形平行四边形上，其允许当其通过甜菜2时来测量引导件的相对高度，以及因此测量该甜菜的顶部4的高度。而后，该信息被发送至电子控制单元54，该电子控制单元54基于该甜菜的顶部4的高度来调整相对高度H，以便获取适合于每棵已经被切割的甜菜2的收割水平高度8。

因而，在该情况下所采取的策略与先前描述的一个策略相同，区别在于，电子控制单元54仅仅基于顶部4的高度来继续调整相对高度H，就像根部的尺寸被认为是固定的。

优选地，在该情况中，角度传感器40允许测量相应于根部的顶部4的高度的最大高度以及相对于没有任何根部的高度的最小高度，电子控制单元54包括过滤器，该过滤器允许基于甜菜的顶部4的过滤后的平均高度来平滑收割单元48的位移。

图7示出了由角度传感器40给出的切割水平高度10'的曲线，由根据相应于曲线10'的平滑的该实施例的方法来优化收割水平高度8'的曲线。换句话说，该收割机器的操作方法包括步骤，基于甜菜的顶部4的过滤后的平均高度来平滑收割单元48的位移。

还有，这种配置与以下配置相比具有基本较小的精确度：检测装置除了检测根部的顶部的高度之外还检测切割引导件在该顶部上的通道宽度，调整装置基于该高度和该顶部上的通道宽度来调整收割单元相对于切割水平高度的相对高度。尽管如此，该配置的优点中的一个优点为它需要低的能量消耗，以及因此需要较低的燃料消耗。

Claims (12)

1.一种用于收割在土地中种植且沿排对齐的根部(2)的收割机器，所述机器包括根部的头部的水平切割单元(36)，所述水平切割单元设置有用于基于所述头部的水平高度来自动地调整它的切割刀片的水平高度的装置，在所述水平切割单元后为收割单元(48)，所述收割单元挖掘在所述根部下方的位于切割水平高度(10)之下的相对高度(H)处的土地；其特征在于，所述收割机器包括用于检测所述根部(2)的顶部(4)的高度的检测装置，和用于基于所述顶部的高度来调整所述收割单元(48)相对于所述切割水平高度(10)的相对高度(H)的调整装置。

2.根据权利要求1所述的收割机器，其特征在于，所述检测装置除了检测所述根部(2)的所述顶部(4)的所述高度之外还检测切割引导件在该顶部上的通道宽度，所述调整装置基于该高度和所述顶部上的通道宽度来允许调整所述收割单元(48)相对于所述切割水平高度(10)的所述相对高度(H)。

3.根据权利要求2所述的收割机器，其特征在于，所述用于检测所述根部的所述顶部上的所述通道宽度的装置包括这样的装置，该装置检测所述切割单元(36)的所述切割刀片的支撑件的力或变形且该装置是柔韧的。

4.根据权利要求2或3所述的收割机器，其特征在于，所述切割单元(36)的所述刀片被安装在平行四边形上，在所述切割引导件通过所述根部(2)上方的过程中，该平行四边形的移动由角度传感器(40)来测量。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的收割机器，其特征在于，所述用于调整所述收割单元(48)的所述相对高度(H)的调整装置包括由电子控制单元(54)驱动的液压汽缸(50)。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的收割机器，其特征在于，所述收割机器包括在通过所述调整装置的自动调整之前允许驾驶员对每行预定所述收割单元(48)的平均水平高度的装置。

7.根据权利要求6所述的收割机器，其特征在于，每个收割单元(48)包括高度传感器(46)。

8.一种用于收割在土地中种植且沿排对齐的根部(2)的机器的操作方法，其包括根部的头部的水平切割单元(36)，其设置有用于基于所述头部的水平高度来自动地调整它的切割刀片的水平高度的装置，在所述水平切割单元后为收割单元(48)，所述收割单元挖掘在所述根部下方的位于切割水平高度(10)之下的相对高度(H)处的土地，其特征在于，所述方法执行检测所述根部(2)的顶部(4)的高度，以及然后所述方法基于所述顶部的高度来调整所述收割单元(48)相对于所述切割水平高度(10)的相对高度(H)。

9.根据权利要求8所述的操作方法，其特征在于，它包括步骤：通过所述切割单元(36)来检测所述根部(2)上方的通道宽度，所述收割单元(48)相对于所述切割水平高度(10)的所述相对高度(H)基于所述根部上方的通道宽度调整。

10.根据权利要求8或9所述的操作方法，其特征在于，它包括预备步骤：预定所述收割单元(48)的平均水平高度。

11.根据权利要求10所述的操作方法，其特征在于，从所述相对高度(H)开始，针对所述切割单元在所述根部(2)上方的较大通道宽度，该方法增加了该相对高度；以及针对平均宽度，它保持该相对高度；以及针对较短宽度，该方法减小该相对高度。

12.根据权利要求8或9所述的操作方法，其特征在于，在未检测到任何根部处，该方法将所述相对高度(H)设置成最小值。