CN106556337B - 农业播种深度传感器 - Google Patents

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Abstract

一种农业播种机械。在一个示例中，该机械包括：开沟器，其被构造为开挖犁沟；以及犁沟深度感测系统，包括：地面接合部件；和犁沟深度传感器，其被构造为通过直接感测地面接合部件的表面而生成指示地面接合部件的位移的信号。开挖在一个示例中，农业播种机械包括：开沟器，其被构造为开挖犁沟；以及犁沟深度感测系统，包括：地面接合部件以及电容传感器，所述电容传感器包括发射器元件和接收器元件，发射器元件由输入信号驱动以生成电场，接收器元件被配置为基于发射器元件和接收器元件之间的电容耦合生成输出信号，其中所述电容耦合基于地面接合部件在电场中的运动而变化。犁沟深度计算部件被配置为基于输出信号生成对于犁沟深度的指示。

Description

农业播种深度传感器
技术领域
本发明总体上涉及传感器，并且更具体地但非不限定地，涉及农业机械上的用于感测犁沟深度或播种深度的传感器。
背景技术
一种示例性的农业机械是播种机械，播种机械包括被构造为在多行中播种的行单元。播种机械的示例包括但不限于：箱式条播机，气吸式播种机以及中耕作物播种机。为了最大化产量，基于各种特性(例如作物种类和土壤状况等)，以适当的深度将种子播种在犁槽或犁沟中。在一个示例中，行单元被构造为将犁片、犁盘或其他开沟器推挤通过土壤以创建用于将种子播种在其中的犁沟。行单元也能够被构造为使用闭合机构，该闭合机构跟随开沟器并且将土壤推回到开口中，由此填充犁沟并且盖住种子。
除了播种用于诸如玉米、大豆、油葵和甜菜等的种子外，这些示例性的播种机械类似地能够用于均匀地分配其他农业材料，诸如肥料和除草剂。获得适当的深度和监视深度变化对于作物产量而言是重要的。
上述的讨论仅仅提供了一般的背景信息并且不意图用于辅助确定请求保护的主题的范围。
发明内容
描述了一种农业播种机械。在一个示例中，该机械包括：开沟器，所述开沟器被构造为开挖犁沟；以及犁沟深度感测系统，所述感测系统包括地面接合部件以及犁沟深度传感器，该犁沟深度传感器被构造为通过直接感测地面接合部件的表面而生成表示地面接合部件的位移的信号。在一个示例中，农业播种机械包括：开沟器，所述开沟器被构造为开挖犁沟；以及犁沟深度感测系统，所述感测系统包括地面接合部件以及电容传感器，所述电容传感器包括由输入信号驱动以生成电场的发射器元件，以及被构造为基于发射器元件和接收器元件之间的电容耦合而生成输出信号的接收器元件，其中电容耦合基于地面接合部件在电场中的移动而变化。犁沟深度计算部件被构造为基于输出信号生成犁沟深度的指示。
提供该发明内容部分的目的在于以简化的形式介绍概念的选择，这些概念将在具体实施方式部分中进一步说明。该发明内容部分不意图确定被请求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图被用于辅助确定被请求保护的主题的范围。被请求保护的主题不限于解决背景技术中提及的任何一个或所有缺点的那些实施方式。
附图说明
图1示出了包括被构造为在多个行中播种种子的行单元的农业播种机械的一个示例。
图2示出了农业播种机械的行单元的一个示例。
图3示出了限深轮(gauge wheel)的一个示例。
图4是播种深度监视和控制系统的一个示例的示意图。
图5A和5B是一个实施例中的布置为靠近限深轮的限深轮传感器的简化示意图。
图6A和6B是一个实施例中的布置为靠近限深轮的限深轮传感器的简化示意图。
图7是一个实施例中具有电容感测元件阵列的传感器的方框图。
图8A和8B是一个实施例中被安装在开沟器上的电容传感器。
图9是能够被部署在之前所示附图中的机械、系统和/或架构的任一个中的计算环境的一个示例的方框图。
具体实施方式
图1示出了农业播种机械100的一个示例，该农业播种机械100包括被构造为在多行中播种种子的行单元。机械100能够包括多种类型播种机械中的任一种，这些播种机械包括但不限于：箱式条播机，气吸式播种机以及中耕作物播种机(row crop planter)。
农业播种机械100示意性包括多个行单元105以及一个或多个产品源110(图示为产品罐)。各个产品源110被构造为向行单元105供给农业产品，诸如但不限于种子和/或肥料形式的颗粒材料。在一个示例中，使用分开的种子和化肥源，从而将分开的种子流和化肥流供给到行单元105。
替代地，或另外地，各个行单元105能够具有一个独立的产品罐，该产品罐保持用于所述行单元的农业产品。例如，分配系统能够被使用以将产品从产品源110供给到各个行单元上的独立的罐。然后，各个行单元计量用于相应的罐的产品。
行单元105能够包括用于将农业材料分配到地面的多个机构，这些机构包括一个或多个地面接合部件。地面接合部件的示例包括用于在土壤中形成犁沟或犁槽的开沟器或其他部件，地面接合种子固定器(seed firmer)，和/或在犁沟深度感测系统中使用的地面接合部件。使用多个行播种单元的一个优点是：随着机器一次性走过农田，播种机械100能够一致地在多个行中分配材料。因此，行单元一般地在给定的播种机械上是等同的，但是这不是必须的。
应当注意，虽然图1示出了中耕作物播种机形式的农业播种机械100，但是在其他示例中，播种机械100能够包括气吸式播种机或箱式条播机。在气吸式播种机的示例中，车载式供气装置(air cart)被牵拉在具有多个横向隔开的行单元的器具之前或之后。车载式供气装置具有产品罐并且使用气动分配系统以气动地将产品分配到行单元。
在图2中更加详细地输出了行单元200的一个示例。应当注意行单元200的一些或所有部件能够用在多种不同类型的播种机械，包括但不限于箱式条播机，气吸式播种机以及中耕作物播种机。
如图2所示，示例的行单元200包括框架205、地面接合开沟器210、地面接合犁沟闭合器215、地面接合犁沟深度部件220、枢转臂230、枢转臂连接件235、材料运输机构240和材料源245。
开沟器210包括一个或多个部件，所述一个或多个部件被构造为在土壤中形成或开挖犁沟或犁槽，从而通过运输机构240来放置农业材料(例如，种子和/或肥料)。在一个示例中，开沟器210包括犁片或犁片状机构以形成犁沟。在示出的示例中，开沟器210包括一个或多个盘。运输机构240在一个示例中包括来自总体以附图标记250表示的来自计量组件的重力下降管。计量组件250以期望的方式(例如，以期望的间隔分开种子)计量来自材料源250的材料。
犁沟深度部件220被构造为在由开沟器210形成的犁沟的旁边接合和跟随土壤的顶部。以此方式，犁沟深度部件220被犁沟深度感测系统使用以确定犁沟的深度(例如，通过比较形成犁沟的开沟器210以及基本上位于犁沟的顶部的部件220的位置)。部件220能够是各种类型的地面接合部件中的任一种。例如，部件220能够包括地面接合桨、刷、指状物等，其接合土壤的顶部并且横越过土壤的顶部。应当注意，虽然部件220被示出为在犁沟的旁边横越过土壤，但是在一个示例中，部件220能够被构造为在犁沟中放置种子之前或之后在犁沟内部横过。
在示出的示例中，部件220包括可转动的犁耕限深轮(也称为限深轮220)。限深轮220能够包括多种材料中的任一种，诸如但不限于塑料、橡胶和/或金属。在一个示例中，限深轮220包括形成统一主体的单种材料(例如，由塑料、橡胶、金属等材料形成的一体式部件)。在另一示例中，限深轮220包括安装在轮辋上的轮胎。该轮胎和轮辋能够分别由任何适当材料形成。例如，固体塑料或橡胶轮胎被安装在轮辋上。在另一示例中，充气轮胎被安装在轮辋上。
图3示出了限深轮300的一个示例。限深轮300示例性地由统一主体302形成(例如，由塑料或橡胶形成的单个部件)。主体302具有直径304和地面接合表面306。在示出的示例中，主体302的第一侧308一般地是闭合的(除了安装孔之外)，并且第二侧310具有开口310，该开口310形成围绕外周的边缘312。边缘312具有宽度314。
再次参考图2，限深轮220通过枢转臂230被联接到行单元框架205。枢转臂230围绕连接件235枢转，由此允许限深轮220横越竖直平面。在一个示例中，行单元200包括多个限深轮220。例如，第一限深轮沿着犁沟的第一侧行进，并且第二限深轮沿着犁沟的相对的第二侧行进。以此方式，当行单元200移动通过不平整的表面时，诸如地表中的小丘或突块的斜坡，限深轮相对于框架将被定位在不同的位置。例如，一个限深轮位于犁沟的下坡侧，并且一个限深轮位于犁沟的上坡侧。两个限深轮位置的平均值可以用于确定犁沟深度。
在一个示例操作中，行单元200从储存位置移动到操作位置，在该操作位置中，行单元200被下降到地面。在一个示例中，开沟器210相对于框架205处于固定位置。因此，下压力被施加到行单元200并且有效地将开沟器210推入地面中。在一个示例中，该下压力是气动的。在另一示例中，该下压力通过液压驱动缸施加。
随着行单元200在播种期间向前移动，开沟器210通过将土壤推离中心线而创建犁沟。来自运输机构240的开口255被定位在犁沟中或犁沟之上，从而将材料放置在犁沟中。在一个示例中，开口255由定位在开口器210的旁边或后方的单独的开沟器体或其他机构形成。例如，犁片开沟器能够具有开口，该开口将材料放置在通过犁片开沟器形成的犁沟中。犁沟闭合件215跟随开沟器210以将土壤推回到犁沟中，由此覆盖被放置在犁沟中的材料。
犁沟或播种深度可基于施加到开沟器210的下压力的大小和/或土壤状况而变化。在一些情况下，土壤类型、土壤状况(例如，湿度等)和/或残余在农田的不同区域中可能会明显地改变，这能够导致在不调整下压力的情况下犁沟深度的明显改变。在任何情况下，限深轮220一般地跟随地面的顶部，并且能够被用于做出一些调整，以保持较恒定的、适当的播种深度以获得最优的产量。例如，在土壤过于干的情况下，较浅的播种能够推迟发芽，而如果土壤温度过低，则较深的播种也能够推迟发芽。
用于感测犁沟深度的示例系统在枢转臂连接件235处使用传感器，以感测枢转臂230的角度。换言之，在已知枢转臂230的长度和限深轮220的直径的情况下，枢转臂角度能够给出轮220的底部接合表面的大体指示。在一个示例中，霍尔效应或其他磁性传感器被用在连接件235处。然而，此种传感器系统可能非常容易受到大气条件改变的不利影响，并且行单元上的金属部件可能影响磁场，从而导致不精确的深度感测。此外，地表材料(例如，土壤、作物残余、其他碎屑等)能够堆积在限深轮上，因而随着限深轮的有效直径增大，导致限深轮升高以离开犁沟的顶部。这将导致感测系统指示比实际形成的犁沟深度更深的犁沟。此外，由于传感器被设置在枢转点处，且远离限深轮，因此被感测的臂角度的任何不精确都将放大限深轮的定位误差。
本公开描述了犁沟深度感测系统，该犁沟深度感测系统在示出的示例中包括定位成直接感测地面接合部件，诸如开沟器210和/或限深轮220的犁沟深度传感器，从而给出犁沟深度的精确指示。换言之，示例犁沟深度传感器能够被定位成感测地面接合部件的表面以提供相对位置的指示。能够使用的传感器的示例包括但不限于光学传感器、微波传感器、超声波传感器、射频传感器、微功率脉冲雷达等。例如，传感器能够被定位在限深轮220上方以指示限深轮220在竖直方向上相对于框架205的位移。
在一个示例中，使用电容或介电传感器。电容传感器被构造为测量相邻介质的介电常数。电容犁沟深度感测系统的示例在下文中将进一步详细地讨论。然而，简言之，在一个示例中，电容传感器包括一组感测元件，各个感测元件被构造为生成信号，该信号表示靠近感测元件的介质的介电特性。各个感测元件因此能够区分具有不同的介电特性的表面或其他介质(诸如塑料、橡胶、金属、空气、水、土壤等)之间的不同。
参考图3的示例，电容犁沟深度传感器225能够被设置在框架205上并且被构造为感测限深轮220的表面位置。通过区分表面属性之间的不同，传感器能够考虑到轮220的四周上的任何残渣累积而有效地确定限深轮220的位移。这能够提供精确的限深轮高度测量，并且允许更加精确的行单元调整以保持适当的播种深度。
应当注意，虽然本文示出的示例描述了电容传感器感测限深轮位置，但是电容传感器也能够以其他方式感测犁沟深度。在一个示例中，电容传感器能够感测其他地面接合部件，诸如开沟器和/或其他类型的计量部件(例如，非轮式部件，桨等)。在一个示例中，电容传感器能够被定位成直接感测犁沟的深度。例如，电容传感器能够被放置在开沟器上以通过测量种子犁槽侧壁的高度以探测犁槽的深度。在该示例中，电容传感器被刚性地相对于框架安装，而不是放置在非刚性的元件上，诸如种子固定器，该种非刚性的元件由于其柔性可能提供不精确的测量。也就是，相对于图2的示例，开沟器被固定地联接到框架，下压力被施加到该框架以设定犁沟深度。
图4是播种深度监视和控制系统400的一个示例的示意图。在一个示例中，系统400被用在播种机械上，例如但不限于上述讨论的播种机械中的任一种。
系统400包括多个限深轮传感器405-1、405-2、405-3、405-4以及405-N(总体地或者分别称为限深轮传感器405)。每个传感器405都被构造为感测限深轮的位置。在一个示例中，多个限深轮传感器405感测同一个限深轮。此外，如上所述，特定的行单元能够具有多个限深轮，并且因此具有多个传感器405。系统400能够也具有其他传感器410。
犁沟深度感测系统415包括传感器接口部件420、犁沟深度计算部件425、一个或多个处理器430，并且也能够包括其他部件435。传感器接口部件42被构造为与传感器405联接以与之发射和接收信号。
系统400示意性地包括一个或多个处理器440、控制部件445、通信部件450、定位系统455、用户界面部件460、数据存储器465，并且还可以包括其他部件470。数据存储器能够存储操作员资料或特征466、机器设置467和/或阈值468，并且也能够存储其他项目469。数据存储器465中的数据在播种操作期间能够被使用以控制机器操作(例如，速度、播种深度等)。此外，数据存储器465能够存储关于播种操作的信息，诸如基于地理位置的(geo-referenced)播种深度信息。例如，定位系统455(例如，GPS接收器，航位推测系统(dead-reckoning system)等)在播种期间获得机器的位置，并且存储该位置信息以及指示在该位置处的播种深度的相应的播种深度信息。
用户界面部件460被构造为生成用于操作员480的一个或多个用户界面475。其可包括输入机构和输出机构。例如，如图4所示，一个或多个界面显示器、声学输出、触觉输出等(由方块476表示)能够被提供给用户。可替代地或者额外地，用户界面475能够包括用户输入机构477。其他用户输入机构485也能够被提供。
通过使用接口部件420，系统415被构造为接收来自每个传感器405的指示限深轮位置的电信号。基于该信号，犁沟深度计算部件425基于开沟器(在图4中未示出)的位置和相应的限深轮的位置之间的不同计算犁沟深度。例如，当传感器405被安装在行单元框架上时，部件425能够在计算犁沟深度时将安装位置用作参考点。
犁沟深度感测系统415能够将接收自传感器405的信号和/或基于该传感器信号由系统415处理的信息提供到系统400中的其他部件。例如，系统415能够与控制部件445通信，该控制部件445被构造为(例如，自动地或基于操作员输入)控制其他机器系统。例如，部件445能够控制一个或多个电气系统、机械系统、液压系统、气动系统或气动液压系统，或其他系统，从而响应于计算的犁沟深度控制下压力、种子播撒和/或其他操作。在一个示例中，控制部件445能够通过生成控制信号以增大或减小施加到行单元的下压力从而控制开沟器的深度。
在一个示例中，用户界面475向操作员480提供输出，该输出指示由犁沟深度感测系统415确定的犁沟深度或播种深度。操作员480能够与用户输入机构477和/或480交互以基于该输出控制系统400的各种部件或者机器的其他系统。例如，操作员480能够调节机器速度和/或行单元上的下压力，以改变犁沟深度。用户输入机构能够包括例如触屏手势，或者诸如开关、操纵杆、推钮、键盘、踏板、操纵柄等的其他输出装置。
如上所述，传感器405可包括各种类型的传感器中的任一种。然而，在下文所描述的示例中，传感器405包括电容传感器，该电容传感器被构造为生成表示限深轮位置的电输出信号。出于说明而非限定的目的，下面将接合图5和图6来描述系统400。
图5A和5B(统称图5)示出了根据一个示例(图5A垂直于轮轴线502，并且图5B平行于轮轴线502)的、定位成靠近限深轮500的限深轮传感器501的简化示意图。如图5所示，传感器501被安装在行单元框架上，整体上由虚线510表示。限深轮500被构造为：在犁沟507的旁边跟随地面506的同时，限深轮500竖直地移动(由双箭头505示出)。基于传感器501的固定安装位置，开沟器和限深轮500的相对位置能够基于由传感器501生成的输出信号而确定。犁沟507的深度508可通过利用这些相对位置计算得出。
传感器501包括至少一个发射器元件或电极以及至少一个接收器元件或电极。如图5所示，传感器501能够包括面对着限深轮500的一对共面的导电板(或其他电极元件)(即第一发射器板515和第二接收器板516)，这两个板相对于彼此处于固定的位置。板515和516沿着平面517对齐。板515和516之间的间距通过间隙518定义，该间隙能够包括绝缘体。输入信号被施加到发射器板515以生成电场。基于板515和516之间的电容，输出信号由接收器板516生成。出于说明而非限定的目的，具有类似外形的两个导电板之间的电容能够由公式(1)表示：
C＝ε0KA/d； 公式(1)
其中，C是电容，ε0是自由空间的介电常数，K是靠近电极的电场中的材料的介电常数，A是板的面积，并且d是两个板之间的距离。
由于板515和516的面积和外形以及它们之间的距离是固定的(以及任何温度改变都是可忽略的)，来自板516的输出信号明显地只受到电场中的材料的介电常数变化的影响。如此，在知道限深轮500的介电特性的情况下，能够精确地确定限深轮相对于传感器501的位置。例如，在使用单个接收器元件的情况下，犁沟深度计算部件425能够使用输出信号确定限深轮500位于传感器前方的距离。其随后能够被用作限深轮500相对于行单元框架的高度的指示。
图6A和6B(统称为图6)示出了根据一个示例(图6A垂直于轮轴线502，并且图6B平行于轮轴线502)的、定位成靠近限深轮550的限深轮传感器551的简化示意图。如图6所示，传感器551被安装在行单元框架上，整体上由虚线560表示。限深轮550被构造为：在犁沟557的旁边跟随地形556的同时，限深轮550竖直地移动(由双箭头555示出)。基于传感器551的固定安装位置，开沟器和限深轮500的相对位置能够基于由传感器551生成的输出信号而确定。犁沟557的深度558可通过利用这些相对位置计算得出。
传感器551包括由电容感测元件570形成的阵列(整体上在图6A中由虚线表示)。该阵列由通过间隙568隔开的至少一个发射器元件阵列565和至少一个接收器元件阵列566形成，所述间隙568可以包括绝缘体。感测元件570面对着限深轮550并且沿平面567对齐。各个感测元件570与相邻的感测元件绝缘并且被构造为基于穿过感测元件570的电容生成信号，该信号表示靠近感测元件570的介质的介电特性。换言之，来自各个感测元件570的电输出信号表示感测元件570是否靠近限深轮550。此外，在一个示例中，基于来自感测元件550的电输出信号，系统415能够确定各个感测元件570是否靠近来自地面556残渣(例如，土壤，农作物残余等)。这能够指示脏物或其他残渣已经堆积在限深轮550的表面，这可以在犁沟深度的计算中加以利用。
在图6的示例中，各个感测元件570包括阵列566中的接收器元件或电极，该接收器元件或电极响应于由阵列565中的至少一个相应的发射器元件或电极生成的电场而生成输出信号，输出信号被施加到所述相应的发射器元件或电极。该信号基于发射器元件和接收器元件之间的电容耦合，该电容耦合受到靠近这些元件的材料的介电特性的影响。
为了说明示例的操作，电压(例如，射频信号等)被施加到阵列565中的发射器元件，该发射器元件在相邻的环境中发出电场。根据该环境(尤其是附近的环境)中的任何物体或材料的介电特性，阵列566中的接收器元件生成电信号，该电信号表示并且能够被用于确定环境中的材料的介电特性或者确定环境中不存在材料。
如此，随着限深轮550竖直地移动，多个感测元件570中的至少一些感测元件的电输出信号将由于限深轮550和/或限深轮550上的地面残渣的介电特性而发生改变。在一个示例中，犁沟深度计算部件425通过比较来自各个感测元件570的信号可以执行无量纲的差分测量，从而确定地面556的顶部表面相对于行单元框架的位置。例如，部件425能够使来自相邻的感测元件570的信号标准化并且随后进行比较，从而确定哪个元件或哪些元件570指示限深轮550和/或地面残渣的临近存在，以及确定哪个元件或哪些元件570不指示限深轮550和/或地面残渣的临近存在(即，只有空气)。换言之，部件425能够确定与限深轮550的顶部(由图6中的附图标记574表示)对齐或紧密地靠近的那个元件570。基于该确定以及已知的限深轮550的直径，部件425然后能够识别限深轮550的底部表面(由图6中附图标记572表示)的位置。在一个实施例中，传感器551的位移测量误差小于或基本等于约十分之一英寸。
如上所述，除了限深轮材料之外，计算部件425还能够识别限深轮550的顶部574上的地面残渣的存在(例如，泥土)。例如，计算部件425能够基于指示泥土的介电特性的那个或那些元件570而确定轮550上的土壤的大致厚度，并且随后将感测到的残渣厚度添加到地面556的顶部相对于框架560上的参考位置的位置的计算中。
在限深轮550包括边缘575(由图6中的虚线示出)的示例中，计算部件425也能够识别到边缘575的下表面580，并且在计算限深轮550的位移时使用该信息。例如，计算部件425能够识别指示边缘575下方的限深轮材料的缺失的那个或那些感测元件570。
在一个示例中，感测元件570被设置在行单元框架560上，从而当开沟器处于完全深度(full depth)时(即，限深轮550在竖直行程的顶部)至少一个感测元件保持在限深轮550的顶部574上方，并且当限深轮550处于竖直行程的底部时(即，开沟器处于零深度)至少一个感测元件保持在下表面580下方。
图7是具有电容感测元件阵列的电容传感器600的一个示例的方框图。电容传感器600包括被联接到发射器元件阵列615的驱动电路(即，发射器部件)605以及被联接到接收器元件阵列620的探测电路(即，接收器部件)610。驱动电路605和探测电路610中的每一个都被可通信地联接到控制器612。控制器612的一个示例是如图4所示的传感器接口部件420。
控制器612被构造为通过驱动电路605向发射器元件阵列615施加信号(例如，RF电压或其他信号)，并且通过探测电路610探测来自接收器元件阵列620的信号。发射器元件阵列615和接收器元件阵列620能够由任何适当的材料形成，包括但不限于铜或其他导电材料。在一个示例中，阵列615和620与如图6B所示的阵列565和566类似。
发射器元件阵列615包括至少一个发射器元件617阵列，并且接收器元件阵列620包括至少一个接收器元件622阵列。如图7所示的发射器元件617和接收器元件622的数量只是示例。可使用任意数量的元件，例如可取决于被感测的限深轮的行程长度。此外，元件能够彼此隔开任意适当的量。在一个示例中，阵列615和620彼此隔开至少大概1/2英寸，并且每个阵列615、620中的元件彼此隔开至少大概1/4英寸。
在示出的示例中，发射器元件阵列615包括两个发射器元件阵列，它们分别由输入信号单独驱动。发射器元件阵列中的第一个阵列通过具有第一相位(由线606表示)的第一输入信号驱动，并且发射器元件阵列中的第二个阵列通过具有第二相位(由线608表示)的第二输入信号驱动。第一相位和第二相位不同，并且能够被偏移任意期望的量(例如，180°等)。
在示出的示例中，各个发射器元件617被放置在两个接收器元件之间，并且由RF电压(或其他电压)激励。各个接收器元件622被放置在由第一输入信号相位激励的第一发射器元件617和由第二输入信号相位激励的第二发射器元件617之间。
为了确定限深轮位移，驱动电路605向发射器阵列615施加电压以在附近的环境中生成电场。基于材料的介电特性，靠近一个或多个感测元件的材料表面(例如，限深轮，以及限深轮上的土壤)改变相应的接收器元件622上的电荷。发射器阵列615和接收器阵列620之间的介电耦合(dielectric coupling)被用作靠近感测元件的物体的存在以及物体类型的指示。通过比较或以其他方式分析来自各个接收器元件的信号，能够确定限深轮的位置。
图8A和8B(统称为图8)示出了根据一个示例的安装在开沟器702上的电容传感器700。开沟器702包括盘704和楔形部件706，该楔形部件706被构造为开挖种子犁沟。电容传感器700包括感测元件阵列，该感测元件阵列包括至少一个发射器元件708阵列和至少一个接收器元件710阵列。在一个示例中，发射器元件708和接收器元件710基本上分别类似于如图7所示的发射器元件617和接收器元件622。
电容传感器700被安装在开沟器702上，并且每个感测元件包括至少一个发射器元件708和至少一个接收器元件710，所述至少一个发射器元件708由输入信号驱动以生成电场，所述至少一个接收器元件710被构造为生成指示靠近感测元件的介质的介电特性的输出信号。在示出的示例中，基于由电容感测元件生成的输出信号表示的介电特性，基于每个电容感测元件是否靠近犁沟的侧壁，确定犁沟深度。
本发明的讨论提及了处理器。在一个示例中，处理器包括计算机处理器，其具有相应的存储器和定时电路，并且没有被分开地示出。该处理器是该处理器所属系统或装置的一个功能部分，并且由该该系统或装置致动，并且便利这些系统中的其他部件或项目的功能性。
此外，还讨论了用户界面显示器的数量。它们可以具有各种不同形式并且可具有设置在其上的各种不同用户可致动的输入机构。例如，所述用户可致动输入机构可以是文本框、复选框、图标、链接、下拉菜单、搜索框等。它们也能够以多种不同的方式被致动。例如，它们可通过使用点击和敲击装置(诸如跟踪球或鼠标)而被致动。它们能够通过使用硬件按钮、开关、操作杆或键盘、拨动式开关或凹形垫而被致动。它们也能够通过使用虚拟键盘或其他虚拟致动器而被致动。另外，当显示用户可致动机构的屏幕是触屏时，它们也能够通过使用触摸手势而被致动。此外，当用于显示用户可致动输入机构的屏幕具有语音识别部件时，它们也能够通过使用语音命令而被致动。
还讨论了数据存储器。应当注意的是，它们能够分别分解为多个数据存储器。对于访问它们的系统而言，所有存储器都可以是本地的，或者所有的存储器都可以是远程的，或者一些是本地的，而其他的是远程的。这些构造中的全部在本文中是可以设想到的。数据存储器能够包括所有类型的实体的易失和非易失的计算机可读存储装置。数据存储器也可以包括计算机存储介质。存储器例如能够存储计算机可读指令，当通过处理器执行这些指令时，导致处理器执行上述功能的任一项。
此外，附图示出了多个方框，每个方框具有归于其的功能。应当注意的是，也可以使用较少的方框，从而可通过较少的部件来执行这些功能。此外，也可以使用较多的方框，将功能分布在多个部件中。
图9是计算环境的一个示例，图4的元件或(例如)元件的一部分可以部署在该计算环境中。参考图9，用于实施一些实施例的示例性的系统包括以计算机810为形式的通用计算设备。计算机810的部件可以包括但不限于：处理单元820(其可包括之前附图中的处理器)、系统存储器830以及系统总线821，该系统总线821将包括系统存储器的各种系统部件联接到处理单元820。系统总线821可以是各种类型总线结构中的任一种，总线结构可包括使用各种总线架构中的任一种的存储器总线或存储器控制器、外围总线和本地总线在内的各种类型的总线结构中的任一种。参考图4说明的存储器和程序能够被部署在图9的相应部分中。
计算机810通常包括计算机可读介质。计算机可读介质可以是能够被计算机810访问的任何可获得的介质，并且包括易失和非易失性的介质，可移除和不可移除的介质。作为举例而非限定，计算机可读介质可以包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质与被调制的数据信号或载波不同并且不包括被调制的数据信号或载波。计算机存储介质包括硬件存储介质，硬件存储介质包括以任何存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的方法或技术实现的易失和非易失的介质，可移除和不可移除的介质。计算机存储介质包括但不限于：RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储技术、CO-ROM、DVD或其他光盘存储器、磁带盒(magnetic cassette)、磁带、磁盘或其他磁性存储装置，或能够被用于存储期望的信息并且能够被计算机810访问的其他任何介质。通信介质能够在传输机构中体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据，并且包括任意信息传输介质。术语“被调制的数据信号”意味着如下所述一种信号，该信号的一个或多个特征被设定或改变以将信息编码在该信号中。
系统存储器830包括易失性的和非易失性的存储器形式的计算机存储介质，诸如只读存储器(ROM)831和随机存取存储器(RAM)832。基本输入/输出系统833(BIOS)一般地被存储在ROM 831中，BIOS 833包含基本程序以在例如启动期间有助于在计算机810中的元件之间传递信息。RAM 832通常包含数据和/或程序模块，数据和/或程序模块可以被处理单元820即刻访问和/或当前正被处理单元820处理。作为举例而非限定，图9示出了操作系统834、应用程序835、其他程序模块836和程序数据837。
计算机810也可以包括其他可移除的或不可移除的、易失性的或非易失性的计算机存储介质。例如，图9示出了硬盘驱动器841，其从不可移除的、非易失性的磁性介质、光盘驱动器855或非易失性的光盘856上读取数据以及将数据写入到这些介质中。硬盘驱动器841通常经由诸如接口840等的不可移除的存储器接口而被连接到系统总线821，并且光盘驱动器855通常经由诸如接口850等的可移除的存储器接口连接到系统总线821。
可替代地或额外地，至少部分地通过一个或多个硬件逻辑部件能够执行本文中描述的功能。例如而非限定，可使用的图示的硬件逻辑部件的类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(例如，ASIC)、专用标准产品(例如，ASSP)，片上系统(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。
上文中讨论的以及在图9中示出的驱动及其相关联的计算机存储介质提供用于计算机810的计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据的储存。在图9中，例如，硬盘驱动器841被描绘为存储操作系统844、应用程序845、其他程序模块836和程序数据837。应当注意，这些部件可以与操作系统844、应用程序845、其他程序模块836和程序数据837相同或不同。
用户能够经由诸如键盘862、麦克风863和定点装置861(诸如鼠标、跟踪球或触摸板)等输入装置将指令和信息输入到计算机810。其他输入装置(未示出)可包括操作杆、控制手柄、卫星天线、扫描仪、操纵杆、按钮、方向盘、脚踏板等。这些和其他输入设备通常经由被联接到系统总线的用户输入界面860连接到处理单元820，但是可以通过其他界面和总线结构连接。可视显示器891或其他类型的显示设备也经由诸如视频接口890的接口连接到系统总线821。除了监视器之外，计算机也可以包括其他外围输出设备，诸如扬声器897和打印机896，其能够经由输出外围接口895而被连接。
计算机810通过使用连接到诸如远程计算机880的一个或多个远程计算机的逻辑连接(诸如局域网LAN或广域网WAN)而在联网环境下操作。
当用在LAN网络环境下时，计算机810经由网络接口或适配器870连接到LAN 871。当用在WAN网络环境下时，计算机810一般地包括用于在WAN 873(诸如因特网)上建立通信的调制解调器872或其他装置。在联网环境下，操作模块可以被存储在远程存储设备中。图9示出了，例如，远程应用程序885可驻留在远程计算机880上。
应当注意，本文描述的不同的示例能够以不同的方式组合。也就是，一个或多个示例的一部分能够与一个或多个其他示例的一部分组合。所有的这些部分在本文中是可以预期的。
示例1是一种农业播种机械，包括：开沟器，其被构造为开挖犁沟；和犁沟深度感测系统。犁沟深度感测系统包括：地面接合部件；和电容传感器。所述电容传感器包括发射器元件和接收器元件，发射器元件由输入信号驱动以生成电场，接收器元件被配置为基于发射器元件和接收器元件之间的电容耦合生成输出信号，其中所述电容耦合基于地面接合部件在电场中的运动而变化。犁沟深度计算部件，所述犁沟深度计算部件被配置为基于所述输出信号生成对于犁沟深度的指示。
示例2是根据前述任一或所有示例的农业播种机械，其中所述农业播种机械包括箱式条播机，气吸式播种机或中耕作物播种机中的一个。
示例3是根据前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中电容传感器靠近地面接合部件被固定地定位在行单元框架上。
示例4是根据前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，犁沟深度计算部件被配置为基于所述输出信号确定地面接合部件相对于电容传感器的位置，并且基于地面接合部件相对于电容传感器的位置以及从电容传感器到开沟器的距离计算犁沟深度。
示例5是根据前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中地面接合部件被构造为接合临近所述犁沟的地面。
示例6是前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中地面接合部件包括限深轮。
示例7是根据前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中电容传感器包括电容感测元件阵列，各个感测元件被构造为生成输出信号，该输出信号表示靠近所述感测元件的介质的介电特性。
示例8是前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中所述犁沟深度计算部件被构造基于来自电容感测元件的信号的比较来确定地面接合部件的位置，并且基于所确定的位置计算犁沟深度。
示例9是根据前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中所述阵列中的每个电容感测元件包括至少一个发射器元件和至少一个接收器元件。
示例10是前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中每个发射器元件被布置在两个接收器元件之间。
示例11是前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中所述阵列包括第一发射器元件阵列和第二发射器元件阵列，所述第一和第二阵列具有不同的输入信号相位。
示例2是前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中电容感测元件阵列沿着面对地面接合部件的平面对齐。
示例13是一种农业播种机械，包括：开沟器，其被构造为开挖犁沟；以及犁沟深度感测系统。所述犁沟深度感测系统包括：地面接合部件；和犁沟深度传感器，所述犁沟深度传感器被配置为通过直接感测地面接合部件的表面而生成指示地面接合部件的位移的信号。
示例14是根据前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中地面接合部件包括限深轮。
示例15是前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中犁沟深度传感器包括电容传感器。
示例16是根据前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中犁沟深度传感器包括光学传感器。
示例17是前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中犁沟深度传感器包括微波传感器。
示例18是前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中犁沟深度传感器包括使用无线电波的物体探测传感器。
示例19是一种农业播种机械的行单元，包括：开沟器，其被构造为开挖犁沟；和犁沟深度感测系统。该犁沟深度感测系统包括电容传感器，所述电容传感器被安装到所述开沟器。所述电容传感器包括由电容感测元件组成的阵列，每个电容感测元件具有发射器元件和接收器元件，发射器元件由输入信号驱动以生成电场，接收器元件被配置为生成指示靠近电容感测元件的介质的介电特性的输出信号。犁沟深度指示部件，其被配置为基于来自电容感测元件的输出信号生成对于犁沟深度的指示。
示例20是根据前述示例的任一项或所有项的农业播种机械，其中犁沟深度指示部件被构造为：基于由电容感测元件生成的输出信号指示的介电特性而确定各个电容感测元件是否靠近犁沟的侧壁。

Claims (22)

1.一种农业播种机械，包括：
开沟器，其被构造为开挖犁沟；和
犁沟深度感测系统，该犁沟深度感测系统包括：
地面接合部件；
电容传感器，所述电容传感器包括发射器元件和接收器元件，发射器元件由输入信号驱动以生成电场，接收器元件被配置为基于发射器元件和接收器元件之间的电容耦合生成输出信号，其中所述电容耦合基于地面接合部件在电场中的运动而变化，电容传感器被构造为考虑地面接合部件的四周上的任何残渣累积并通过区分表面属性之间的不同而确定地面接合部件的位移；和
犁沟深度计算部件，所述犁沟深度计算部件被配置为基于所述输出信号生成对于犁沟深度的指示。
2.根据权利要求1所述的农业播种机械，其中所述农业播种机械包括箱式条播机、气吸式播种机或中耕作物播种机中的一种。
3.根据权利要求1所述的农业播种机械，其中所述电容传感器被固定地设置在行单元框架上并靠近地面接合部件。
4.根据权利要求3所述的农业播种机械，其中所述犁沟深度计算部件被配置为基于所述输出信号确定地面接合部件相对于电容传感器的位置，并且基于地面接合部件相对于电容传感器的位置以及从电容传感器到开沟器的距离计算犁沟深度。
5.根据权利要求4所述的农业播种机械，其中地面接合部件被构造为与临近所述犁沟的地面接合。
6.根据权利要求5所述的农业播种机械，其中地面接合部件包括限深轮。
7.根据权利要求5所述的农业播种机械，其中电容传感器包括由电容感测元件组成的阵列，每个电容感测元件被配置为生成指示靠近所述电容感测元件的介质的介电特性的输出信号。
8.根据权利要求7所述的农业播种机械，其中所述犁沟深度计算部件被配置为基于来自电容感测元件的信号之间的比较确定地面接合部件的位置，并且基于所确定的地面接合构件的位置计算犁沟深度。
9.根据权利要求7所述的农业播种机械，其中所述阵列中的每个电容感测元件包括至少一个发射器元件和至少一个接收器元件。
10.根据权利要求9所述的农业播种机械，其中每个发射器元件被布置在两个接收器元件之间。
11.根据权利要求9所述的农业播种机械，其中所述阵列包括由发射器元件组成的第一阵列和由发射器元件组成的第二阵列，所述第一阵列和所述第二阵列具有不同的输入信号相位。
12.根据权利要求7所述的农业播种机械，其中电容感测元件的阵列沿面对着地面接合部件的平面对齐。
13.根据权利要求6所述的农业播种机械，其中所述限深轮包括下述限深轮中的一种：
金属限深轮；
具有辋的限深轮；以及
具有环形边缘的限深轮，该环形边缘具有允许识别所述环形边缘的下表面以计算限深轮的介电特性。
14.一种农业播种机械，包括：
开沟器，其被构造为开挖犁沟；和
犁沟深度感测系统，该犁沟深度感测系统包括：
地面接合部件；和
犁沟深度传感器，所述犁沟深度传感器被配置为通过直接感测地面接合部件的表面，考虑地面接合部件的四周上的任何残渣累积并通过区分表面属性之间的不同而生成指示地面接合部件的位移的信号。
15.根据权利要求14所述的农业播种机械，其中地面接合部件包括限深轮。
16.根据权利要求15所述的农业播种机械，其中所述限深轮包括下述限深轮中的一种：
金属限深轮；
具有辋的限深轮；以及
具有环形边缘的限深轮，该环形边缘具有允许识别所述环形边缘的下表面以计算限深轮的介电特性。
17.根据权利要求14所述的农业播种机械，其中犁沟深度传感器包括电容传感器。
18.根据权利要求14所述的农业播种机械，其中犁沟深度传感器包括光学传感器。
19.根据权利要求14所述的农业播种机械，其中犁沟深度传感器包括微波传感器。
20.根据权利要求15所述的农业播种机械，其中犁沟深度传感器包括使用无线电波的物体探测传感器。
21.一种农业播种机械的行单元，包括：
开沟器，其被构造为开挖犁沟；和
犁沟深度感测系统，该犁沟深度感测系统包括：
电容传感器，所述电容传感器被安装到所述开沟器，所述电容传感器包括由电容感测元件组成的阵列，每个电容感测元件具有发射器元件和接收器元件，发射器元件由输入信号驱动以生成电场，接收器元件被配置为生成指示靠近电容感测元件的介质的介电特性的输出信号，发射器元件和接收器元件之间的介电耦合被用作靠近电容感测元件的介质的存在以及介质类型的指示；以及
犁沟深度指示部件，其被配置为基于来自电容感测元件的输出信号生成对于犁沟深度的指示。
22.根据权利要求21所述的农业播种机械的 行单元，其中犁沟深度指示部件被配置为：基于由电容感测元件生成的输出信号指示的介电特性确定各个电容感测元件是否靠近所述犁沟的侧壁。
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