CN107787630A - 用于影响农用附加装置的位置的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于影响农用附加装置(22)的位置的装置(10)，包括具有中央的上臂架(14)以及右侧和左侧的下臂架(16r,16l)的三点式升降装置(12)、用于长度调整上臂架(14)以及用于共同地和/或侧向单独地改变两个下臂架(16r,16l)的升降位置的调节机构(18)以及控制单元(20)，该控制单元控制调节机构(18)以执行能安装在所述三点式升降装置(12)上的农用附加装置(22)的位置修正。在这里，控制单元(20)根据距离参数的所确定的实际值和针对该距离参数预定的额定值执行所述位置修正，该距离参数代表在农用附加装置(22)上预定的参考点(42)与对应的地面部分之间的空间距离，做法是控制单元(20)就使所述距离参数的实际值等于额定值的意义上控制该调节机构(18)。

Description

用于影响农用附加装置的位置的装置
技术领域
本发明涉及用于影响农用附加装置的位置(Lage)的装置，具有包括中央的上臂架以及右侧和左侧的下臂架的三点式升降装置(Kraftheber)、用于长度调整上臂架以及共同地和/或侧向单独地改变两个下臂架的升降位置的调节机构、控制单元，该控制单元控制该调节机构以执行可安装在三点式升降装置上的农用附加装置的位置修正的。
背景技术
与此相关，DE10140383A1强调了一种用于控制安装在拖拉机上的农用附加装置的位置的装置。该装置包括三点式农业附加机构，其包括长度可调的上臂架和其升降位置可单独调整的两个下臂架。
倾斜度传感器用于确定拖拉机相对于大地水平面的侧向倾斜。倾斜度传感器的信号被供给控制单元，其在发现拖拉机侧向倾斜度改变时如此控制三点式附加机构的上臂架或下臂架的各自动力驱动，即，农用附加装置上的侧向倾斜度改变被补偿且针对预定路程保持其相对于地面的位置。接着，使相对于拖拉机的在先位置再现。通过这种方式，可防止农用附加装置在其还处于未变的地域时已随着拖拉机侧倾。因为为了位置修正只考虑了相对的侧向倾斜度变化，故尤其仍然不知道一开始就出现的农用附加装置相对于待耕作地面的错误就位。
发明内容
因此，本发明的任务是如此改进前言所述类型的装置，从而它可实现可安装在三点式升降装置上的农用附加装置的更好的位置修正。
该任务通过具有本发明第一方面特征的装置来完成。
用于影响农用附加装置位置的装置除了具有中央的上臂架和右侧和左侧的下臂架的三点式升降装置外还包括用于长度调整该上臂架以及用于共同地和/或侧向单独地改变两个下臂架的升降位置的调节机构以及控制该调节机构以执行可安装在三点式升降装置上的农用附加装置的位置修正的控制单元。根据本发明，该控制单元根据所确定的距离参数的实际值以及针对间距参数所预定的额定值执行位置修正，该距离参数代表设置在农用附加装置上的参考点与地面的相应部分之间的空间距离，做法是该控制单元就使该距离参数的实际值等于预定的额定值而言控制该调节机构。
因为为了位置修正而因此考虑农用附加装置相对于地面的绝对位置而不是只考虑其相对变化，因此可以可靠发现农用附加装置相对于地面的可能的错误就位且通过相应控制该三点式升降装置的调节机构来自动补偿。
该装置尤其是农业车辆组合(Fahrzeuggespann)的组成部分，其由拖拉机以及安装在拖拉机的三点式升降装置或三点式农具挂架(Geraeteanbau)上的农用附加装置组成。后者或是自由携载的农用附加装置如喷射杆、施肥器或切割单元，或者是地面切进式悬挂农具如犁或耙。在所有的农用附加装置中，相对于待耕作的地面的位置作业高度和/或倾斜度对获得的作业结果有着决定性影响。参考点可以是农用附加装置上的假想位置，或者是实际位置。
该控制单元优选从沿待行驶的地面轮廓要保持的农用附加装置作业高度和/或倾斜度中推导出距离参数额定值。这例如在沿斜坡或在起伏地域进行场地作业时是有利的，因为可以实现根据所驶上的地面轮廓的农用附加装置作业高度和/或倾斜度的自动跟踪。
在此情况下，该控制单元可以通过确定参考点的实际地理位置并随后与针对相关地理位置所存的地理信息相参照来确定待保持的农用附加装置作业高度和/或倾斜度。实际地理位置和对此所存的地理信息的提供可以在与控制单元连接的微型辅助导航系统侧进行。
地理信息例如是地面的高度和/或倾斜度说明，其允许执行沿在前车道的预见性位置修正。在此情况下，尤其可以考虑(机械)调整三点式升降装置所需要的控制时间。在前车道例如从车辆组合的转向角和速度信息得到或者依据由自动转向系统计算出的行驶轨迹得到。
此外有以下可能，距离参数实际值的确定依据在参考点执行的距离测量来进行。
一般，由一个或多个超声波传感器或雷达传感器组成的传感器装置用于测距，其测量范围基本上垂直指向地面。距离测量此时可以借助一个单独的测距传感器以点的方式进行，借助两个测距传感器以线的方式进行，或借助最好按照三角形组合形式的三个测距传感器以面的方式进行。在按照点的形式的距离测量情况下，至少可以说明参考点相对于对应的地面部分的距离，由此在依据农用附加装置几何形状以及测距传感器在农用附加装置上的位置的情况下可同时推断出其实际作业高度。对于按照线或面的形式的距离测量情况，可以通过组合若干测量结果来附加确定尤其沿农用附加装置纵轴或农用附加装置横轴的农用附加装置倾斜度。
此时要注意，代替超声波传感器或雷达传感器地，为了距离测量也可以采用立体照相机或激光扫描仪，在这里，这两种系统由原理决定地允许空间距离测量。除此之外，也可以想到使用用于测距的机械机构例如顺随地面轮廓的探弓等。
可选地，距离参数实际值的确定依据在辅助点进行的距离测量来进行，在这里，该控制单元将距离测量结果通过计算复原(rueckfuehren)至参考点。在由拖拉机及农用附加装置组成的农业车辆组合情况下，辅助点例如可位于拖拉机上，测距用传感器装置于是与控制单元一起安置在拖拉机侧，尤其安置在拖拉机底盘上。
因为控制单元和测距传感器空间上接近，故数据传输成本相比于安装在农用附加装置侧可显著降低。也无需给每个所考虑的农用附加装置配备自己的测距传感器。为了将距离测量结果通过计算复原或转换至在农用附加装置侧预设的参考点，该控制单元于是除了考虑农用附加装置相对于拖拉机或拖拉机底盘的瞬时取向之外，还尤其考虑假定已知的拖拉机底盘的、三点式升降装置的以及安装在其上的农用附加装置的几何形状情况。农用附加装置相对于拖拉机或拖拉机底盘的瞬时取向尤其可以结合各自出现在那里的加速度的比较或通过用传感器测量下臂架的瞬时升降位置以及上臂架的瞬时长度和角位来推导。为此，拖拉机和农用附加装置配备有加速度传感器，或者三点式升降装置配备有相应的位置传感器或用于确定三点式升降装置的实际几何形状的其它机构。
距离参数额定值可以通过与该控制单元通讯的用户接口来人工设定。用户接口一般是触敏式显示单元，操作者可以借此通过直接输入相应数值来设定距离参数额定值。
附加地或替代地，距离参数额定值根据农用附加装置类型和/或农用附加装置型号来预先规定且存在与控制单元通讯的数据存储器里。该数据存储器可以是该控制单元的一体组成部分，但它也可以可更换的数据载体(SD卡)或者中央数据库(云)，控制单元通过相应的接口无线访问它。针对距离参数所存储的额定值此时在制造商侧依据实验室和现场试验来确定。确切说，操作者于是只通过用户接口完成待运行的农用附加装置类型和/或农用附加装置型号的选择，与之对应的距离参数额定值的真正分配自动在后台进行。
尤其是可以针对每个农用附加装置类型和/或每个农用附加装置型号存储用于距离参数的多个额定值，其考虑了不同的运行状况。
各自运行状况也可以通过用户接口来选择以相应调整距离参数额定值。
另外，该控制单元可以根据所确定的车辆组合运行状态和/或运行设定条件和/或所确定的地面特性、地面覆盖物特性和/或环境特性执行距离参数额定值的参数化。在此情况下，它尤其是通过传感器测得的和/或外界提供的关于车辆组合的行驶速度或行驶加速度、农用附加装置的作业设定条件、地面湿度、地面类型、环境温度、植被的生存高度或生存密度或者风速的信息。其对农用附加装置位置的作用大多难以让操作者评估，因此鉴于可获得的作业结果改善的自动考虑是显著的舒适性收获。所述参数化此时借助存在数据存储器内的表或转换函数进行。与此相关地也可以想到有目的地斜设农用附加装置，例如以避免可能在喷射物质或肥料撒漏时导致吹散的风力影响。它尤其在地面特性、地面覆盖物特性和/或环境特性的情况下是地理参照信息，地理参照信息同样被存在与该控制单元通讯的数据存储器内且可被控制单元通过校准借助卫星辅助导航系统所确定的实际地理位置调用。
另外，该控制单元可以与用于农用附加装置身份识别的机构相连，其中，该控制单元根据身份识别结果从数据存储器中选择距离参数的额定值。在此情况下，为了设定距离参数额定值而人工选择农用附加装置类型和/或农用附加装置型号是多余的。用于农用附加装置身份识别的机构尤其可以具有配属于附加装置的RFID收发器，其借助设于拖拉机侧的RFID读取器就其所包含的身份数据而言可被读取。在具有ISOBUS能力的农用附加装置情况下，或者也可以实现在控制单元侧通过询问所属的ISOBUS-标记的身份识别。
设置用于两个下臂架的升降位置改变的调节机构优选以长度可调的升降支柱和/或升降缸的形式构成，在这里，长度可调的升降支柱包括两个相互背对的第一和第二支柱部段，它们可借助液压的或电动的调节驱动装置(相互)移入和移出。确切说，该升降支柱可以通过第一支柱部段铰接在下臂架上并通过第二支柱部段铰接在三点式升降装置的可液压枢转的杆臂上。升降支柱的(非对称)移入和移出可以有目的地影响沿农用附加装置纵轴的农用附加装置倾斜度以及农用附加装置作业高度。升降缸尤其是可液压驱动的，在这里，它也允许与下臂架相连的杆臂的共同的和/或侧向单独的升降，进而允许沿农用附加装置纵轴的农用附加装置倾斜度的调整以及农用附加装置作业高度的调整。
此外，配属于长度可调的上臂架的调节机构能以液压缸的形式构成。它一般是双向作用的液压缸，其构成具有上臂架的结构单元。
液压缸的移入和移出可以实现有目的地影响沿农用附加装置横轴的农用附加装置倾斜度。
附图说明
以下，结合附图来详述本发明的装置。在此，就其功能而言一致的或相似的零部件用相同的附图标记标示，其中：
图1示出根据本发明的用于影响农用附加装置的位置的装置的一个实施例，以及
图2示出在沿斜坡或在起伏地域场地作业时的示例性作业状况。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于影响农用附加装置的位置的装置的实施例，该装置作为农业车辆组合的组成部分。
装置10除了包括中央的上臂架14以及右侧和左侧的下臂架16i(i＝r,l)的三点式升降装置12外还具有调节机构18用于长度调整上臂架14以及用于共同地和/或侧向单独地改变两个下臂架16i的升降位置。调节机构18可以被电子控制单元20控制以执行安装在三点式升降装置12上的农用附加装置22的位置修正。下臂架16i在图1的视图中前后布置，因而只能看到两个下臂架中的一个。
确切说，装置10是农业车辆组合24的组成部分，该农业车辆组合由拖拉机26以及安装在三点式升降装置12上的农用附加装置22组成。农用附加装置22例如是喷射杆(为此也见图2)。
设置用于改变两个下臂架16i的升降位置的调节机构18以长度可调的升降支柱28i形式构成，在这里，每个所述长度可调的升降支柱28i包括两个彼此背对的第一和第二支柱部段30i、32i，它们可借助液压的或电动的调节驱动装置34i(相互)移入和移出。每个所述升降支柱28i以第一支柱部段30i铰接在下臂架16i上并以第二支柱部段32i铰接在三点式升降装置12的可液压枢转的杆臂36i上。通过升降支柱28i的(非对称)移入和移出，可以有目的地影响农用附加装置22沿农用附加装置纵轴x的倾斜度以及农用附加装置的作业高度。
此外，调节机构18所包含的液压驱动式千斤顶38i允许与下臂架16i相连的杆臂36i的共同的和/或侧向单独的升降，进而同样允许沿农用附加装置纵轴x的农用附加装置22倾斜度的调整以及农用附加装置22的作业高度的调整。
即便在这里为完整起见而示出了用于单独改变下臂架16i的升降位置的两种可能性，但实际上应该只设置两者中的一者。这两个杆臂36i通常也通过一个轴相互抗转动连接，使得它们只可借助千斤顶38i共同升降，因此只可以实现农用附加装置22的作业高度调整。在此情况下，借助升降支柱28i至少进行沿农用附加装置纵轴x的农用附加装置22倾斜度的影响。
此外，配属于长度可调的上臂架14的调节机构18以液压缸40的形式构成。在此情况下，它是双向作用的液压缸40，其构成连同上臂架14的结构单元。
液压缸40的移入和移出可以实现沿农用附加装置横轴y的农用附加装置22倾斜度的有目的的影响。
控制单元20按照所确定的距离参数的实际值和针对该距离参数所预定的额定值执行所述位置修正，该距离参数代表预设在农用附加装置22上的参考点42与对应的地面部分之间的空间距离，做法是控制单元20就使距离参数的实际值等于其预定的额定值而言控制该调节机构18。为此，在控制单元20中执行相应的控制回路，借此依据所述距离参数的实际值与额定值之间的比较实现在这两个值之间的调整偏差的最小化。
参考点42是指在农用附加装置22上的假想位置或是实际位置。
因为为了位置修正考虑农用附加装置22相对于地面的绝对位置而不是只考虑其相对改变，故可以可靠发现农用附加装置22相对于场地表面的可能错误位置并且通过相应控制三点式升降装置12的调节机构18来自动补偿。
以下要详细介绍距离参数的额定值和实际值的确定。与此相关地考虑可单独地或以相互组合方式实现的多种可能性。
距离参数额定值的确定
对于如图2所示的、场地作业(喷射物质撒漏)沿斜坡或在起伏地域进行的农业车辆组合24作业状况的情况，控制单元20从要沿待驶上的地面轮廓44维持的农用附加装置22作业高度和/或倾斜度中推导出距离参数额定值。
控制单元20通过确定参考点42的实际地理位置并随后与针对相关地理位置所存储的地理信息相参照来确定待保持的农用附加装置22的作业高度和/或倾斜度。实际地理位置以及针对其所存储的地理信息的提供在与控制单元20相连的卫星辅助导航系统46侧进行。地理信息例如是地面的高度和/或倾斜度说明，其允许执行沿在前车道48的预见性位置修正。在此情况下，(机械)调整三点式升降装置12所需的控制时间被考虑进来。在前车道48来自农业车辆组合24的转向角度和速度信息，其由控制单元20从转向角传感器50或轮速传感器52的信号中推导出，或者依据由自动转向系统54算出的行驶轨迹56。
尽管如此，距离参数的额定值可通过与控制单元20通讯的用户接口58人工设定。用户接口58是触敏式显示单元60，可借此由操作者通过直接输入相应数值来设定距离参数的额定值。
附加地或替代地，该距离参数的额定值与农用附加装置类型和/或农用附加装置型号相关地被设定并被存在与控制单元20通讯的数据存储器62中。数据存储器62通常是控制单元20的一体组成部分，但在这里是可更换的数据载体64(SD卡)或中央数据库66(云)，控制单元20通过相应的接口68a、68b无线访问它。针对距离参数所存储的额定值在此是在制造商侧依据实验室和现场试验来确定。确切说，操作者于是通过用户接口58只完成待运行的农用附加装置类型和/或农用附加装置型号的选择，与之对应的距离参数额定值的真正分配自动在后台执行。
另外，对于每个农用附加装置类型和/或每个农用附加装置型号，存储有用于该距离参数的多个额定值，它们考虑了不同的运行状况。各自运行状况也可以通过用户接口58来挑选以便相应调整距离参数额定值。
可选地，控制单元20与用于农用附加装置身份识别的机构70处于连接，其中该控制单元20根据身份识别结果从数据存储器62中选择该距离参数的额定值。在此情况下，为了设定该距离参数的额定值而人工选择农用附加装置类型和/或农用附加装置型号是多余的。用于农用附加装置身份识别的机构70具有配属于农用附加装置22的RFID收发器72，其借助设于拖拉机侧的RFID读取器74可以与其所包含的身份数据相关地被读取。
此外，控制单元20根据所确定的车辆组合运行状态和/或运行设定条件还有所确定的地面特性、地面覆盖物特性和/或环境特性执行该距离参数的额定值的参数化。所确定的地面特性、地面覆盖物特性和/或环境特性尤其是通过传感器测定的和/或外界提供的关于车辆组合24的行驶速度或行驶加速度、农用附加装置22的作业设定条件、地面湿度、地面类型、环境温度、植被生存高度或生存密度或风速的信息。其对农用附加装置22的位置的作用大多很难让操作者评估，因此鉴于可获得的作业结果改善的自动考量是显著的舒适性。所述参数化此时借助存在数据存储器62内的表或转换函数进行。与此相关地也可以想到农用附加装置22的有目的的倾斜定位，例如用于避免在喷射物质撒漏时会导致漂散的风力影响。地面特性、地面覆盖物特性和/或环境特性是地理参照信息，其也被存在与控制单元20通讯的数据存储器62中且由控制单元20通过校准借助卫星辅助导航系统46所确定的实际地理位置被调用。
距离参数的实际值的确定
距离参数的实际值的确定依据在参考点42处执行的距离测量进行。
为此，在这种情况下采用了由一个或多个超声波传感器或雷达传感器构成的传感器装置76，其检测范围78基本上垂直指向地面。距离测量可以在此借助单独的测距传感器80以点的形式、借助两个测距传感器80、82以线的形式、但或者借助按照三角组合的三个测距传感器80、82、84以面的形式进行。在按照点的形式的距离测量情况下，可以至少说明参考点42相对于对应的地面部分的距离，由此可以在依据农用附加装置几何形状以及在农用附加装置22上的测距传感器80的位置的情况下同时推断出其实际作业高度。
对于按照线或面的形式的距离测量情况，可以通过若干测量结果的组合来附加确定沿农用附加装置的纵轴x或农用附加装置的横轴y的农用附加装置22的实际倾斜度。于是，该距离参数是呈(d,α,β)形式的矢量，在这里，d表示作业高度，α表示沿农用附加装置的纵轴x的倾斜度，β表示沿农用附加装置横轴y的倾斜度。在控制单元20内执行的控制回路据此从由距离参数的额定值和实际值得到的控制偏差中确定适于最小化的调节参数，它构成用于控制该调节机构18的基础，因而
不同地，距离参数的实际值的求出依据在辅助点42′进行的距离测量来进行，在这里，控制单元20通过计算将距离测量结果复原至参考点42。图1用虚线呈现这种情况。例如辅助点42′处于拖拉机26上，于是，测距用的传感器装置76′包括尤其包含的测距传感器80′、82′、84′在内地与控制单元20一起安置在拖拉机侧，尤其是安置在拖拉机底盘86上。传感器装置76′的测量范围78′同样基本垂直于地面取向。因为控制单元20和传感器装置76′在空间上靠近，因此数据传输成本相比于安置在农用附加装置侧可明显降低。也不需要每个要考虑的农用附加装置配备自己的测距传感器。为了将距离测量结果通过计算复原或转换至农用附加装置侧的预定参考点42，控制单元20因此除了农用附加装置22相对于拖拉机底盘86的瞬时取向之外还尤其考虑拖拉机底盘86的、三点式升降装置12的以及安置在其上的农业附加装置22的假定为已知的几何条件。农用附加装置22相对于拖拉机底盘86的瞬时取向依据当前出现在那里的加速度的比较或通过用传感器测定下臂架16i的瞬时升降位置以及上臂架14的瞬时的长度和角位推导出。为此，拖拉机26和农用附加装置22配备有加速度传感器88、90，或者三点式升降装置12配备有相应的位置传感器92、94、96，其信号被供给控制单元20以便分析。
最后要注意的是，设置在控制单元20和装置10的其余部件之间的数据线为了概览起见而未被示出。它们通过拖拉机26的CAN数据总线98或者通过延伸至农用附加装置22的ISOBUS扩展机构而与控制单元20处于数据交换连接中。

Claims (12)

1.一种用于影响农用附加装置的位置的装置，该装置包括：三点式升降装置(12)，该升降装置具有中央的上臂架(14)以及右侧和左侧的下臂架(16r,16l)；用于调整所述上臂架(14)长度以及用于共同地和/或侧向单独地改变两个下臂架(16r,16l)的升降位置的调节机构(18)；以及控制单元(20)，所述控制单元控制所述调节机构(18)以执行能安装在所述三点式升降装置(12)上的农用附加装置(22)的位置修正，其特征是，所述控制单元(20)根据距离参数的所确定的实际值和针对该距离参数预定的额定值执行所述位置修正，该距离参数代表在所述农用附加装置(22)上预定的参考点(42)与对应的地面部分之间的空间距离，做法是所述控制单元(20)在使所述距离参数的实际值等于所述额定值的意义上控制所述调节机构(18)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征是，所述控制单元(20)从所述农用附加装置(22)的沿待行驶的地面轮廓(44)要保持的作业高度(d)和/或倾斜度(α,β)推导出所述距离参数的额定值
3.根据权利要求2所述的装置，其特征是，所述控制单元(20)通过确定所述参考点(42)的实际地理位置且随后与针对相关地理位置所存的地理信息相参照来确定所述农用附加装置(22)的待保持的作业高度(d)和/或倾斜度(α,β)。
4.根据前述权利要求1至3中至少一项所述的装置，其特征是，所述距离参数的实际值的确定根据在参考点(42)执行的距离测量进行。
5.根据前述权利要求1至4中至少一项所述的装置，其特征是，根据在辅助点(42′)执行的距离测量来确定所述距离参数的实际值其中所述控制单元(20)通过计算将距离测量结果复原至所述参考点(42)。
6.根据前述权利要求1至5中至少一项所述的装置，其特征是，所述距离参数的额定值能通过与所述控制单元(20)通讯的用户接口(58)被人工设定。
7.根据前述权利要求1至6中至少一项所述的装置，其特征是，所述距离参数的额定值根据农用附加装置类型和/或农用附加装置型号被预先规定并且被存在与所述控制单元(20)通讯的数据存储器(62)中。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征是，所述控制单元(20)根据所确定的车辆组合(24)的运行状态和/或运行设定情况和/或所确定的地面特性、地面覆盖物特性和/或环境特性完成所述距离参数的额定值的参数化。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征是，所述控制单元(20)与用于农用附加装置身份识别的机构(70)处于连接中，其中所述控制单元(20)根据身份识别结果从所述数据存储器(62)中选择所述距离参数的额定值
10.根据前述权利要求1至9中至少一项所述的装置，其特征是，被设置用于两个所述下臂架(16r,16l)的升降位置的改变的调节机构(18)以能够调节长度的升降支柱(28r,28l)的形式构成，其中能够调节长度的所述升降支柱(28r,28l)包括两个相互背对的第一支柱部段和第二支柱部段(30r,30l,32r,32l)，该第一支柱部段和第二支柱部段能借助液压的或电动的调节驱动装置(34r,34l)相互移入和移出。
11.根据前述权利要求1至10中至少一项所述的装置，其特征是，配属于能够调节长度的所述上臂架(14)的调节机构(18)以液压缸(40)的形式构成。
12.一种农业车辆组合，该农业车辆组合由拖拉机(26)以及安装在该拖拉机上的农用附加装置(22)组成，该农用附加装置具有根据权利要求1至11中至少一项所述的装置(10)。
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