CN109068575A - 用于测量地面表面的粗糙度的方法和系统 - Google Patents

用于测量地面表面的粗糙度的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109068575A
CN109068575A CN201780025189.1A CN201780025189A CN109068575A CN 109068575 A CN109068575 A CN 109068575A CN 201780025189 A CN201780025189 A CN 201780025189A CN 109068575 A CN109068575 A CN 109068575A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ground
rgs
fgs
tool
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201780025189.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109068575B (zh
Inventor
L·费拉里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Keisnew Netherlands Industrial (Harbin) Machinery Co.,Ltd.
Original Assignee
CNH China Management Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CNH China Management Co Ltd filed Critical CNH China Management Co Ltd
Publication of CN109068575A publication Critical patent/CN109068575A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109068575B publication Critical patent/CN109068575B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B63/00—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
    • A01B63/02—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors
    • A01B63/10—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means
    • A01B63/111—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements
    • A01B63/1112—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements using a non-tactile ground distance measurement, e.g. using reflection of waves
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B79/00—Methods for working soil
    • A01B79/005—Precision agriculture
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B63/00—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
    • A01B63/002—Devices for adjusting or regulating the position of tools or wheels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B63/00—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
    • A01B63/02—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors
    • A01B63/10—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means
    • A01B63/111—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements
    • A01B63/1115—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements using a mechanical ground contact sensor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B63/00—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
    • A01B63/02—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors
    • A01B63/10—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means
    • A01B63/111—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements
    • A01B63/114—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements mounted on tractors operated by hydraulic or pneumatic means regulating working depth of implements to achieve a constant working depth
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B79/00—Methods for working soil
    • A01B79/02—Methods for working soil combined with other agricultural processing, e.g. fertilising, planting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/02—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems using reflection of acoustic waves
    • G01S15/06—Systems determining the position data of a target
    • G01S15/08—Systems for measuring distance only
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S19/00—Satellite radio beacon positioning systems; Determining position, velocity or attitude using signals transmitted by such systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B49/00—Combined machines
    • A01B49/02—Combined machines with two or more soil-working tools of different kind
    • A01B49/027—Combined machines with two or more soil-working tools of different kind with a rotating, soil working support element, e.g. a roller
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B63/00—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements
    • A01B63/14—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements drawn by animals or tractors
    • A01B63/16—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements drawn by animals or tractors with wheels adjustable relatively to the frame
    • A01B63/22—Lifting or adjusting devices or arrangements for agricultural machines or implements for implements drawn by animals or tractors with wheels adjustable relatively to the frame operated by hydraulic or pneumatic means

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Lifting Devices For Agricultural Implements (AREA)
  • Soil Working Implements (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)

Abstract

一种系统在行驶方向(22)测量农业工具(10)通过其上的地面表面的粗糙度。所述系统包括提供对距地距离的测量的附在农业工具(10)上的至少一个地面传感器(40、42)。控制器(80)被连接到至少一个地面传感器(40、42)并且控制农业工具(10)的至少一个调整。至少一个地面传感器(40、42)基于所述距地距离向控制器(80)提供瞬时输出(ORGS、OFGS)。然后控制器(80)根据瞬时输出(ORGS、OFGS)计算至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)。至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)是根据在农业工具(10)的行驶方向(22)的所述距地距离的变化计算的。

Description

用于测量地面表面的粗糙度的方法和系统
背景技术
本发明涉及农业耕作工具，并且更具体地涉及农业田地耕耘机。更具体地说，本发明涉及使用一个或多个远程地面传感器来以高分辨率测量距地距离的系统，并且该系统使用所述一个或多个远程地面传感器的输出来计算表示在地面表面被农业耕作工具工作之前和/或之后该地面表面的粗糙度的统计信息。
农民利用多种多样的农业耕作工具来为种植准备土壤。一些这样的工具包括耦接在一起的两个或更多个部分，用以在其由拖拉机拉过田地时执行多个功能。例如，田地耕耘机能够在种植准备中同时耕作土壤和平整已耕作的土壤。田地耕耘机具有承载数个耕耘机柄的框架，耕耘机柄在其较低端具有用于耕作土壤的铲。田地耕耘机将压实的土壤转变成具有一致深度的平整的苗床从而为农作物种植提供优越的条件。位于土壤顶部的草或者残余农作物材料也被压入苗床中以使得其不会干扰播种工具随后通过苗床。如上所述的田地耕耘机也可以包括可选择的后部辅助工具以用于修整用于播种的苗床。例如，后部辅助工具可以包括钉齿耙(spike tooth harrow)、簧齿耙(spring tooth harrow)、滚笼(rollingbasket)(亦称为碎粒机(crumbler))、拖曳耙齿(drag tine)等或它们的任何组合。这样的农业耕作工具经常具有能够影响所产生的苗床的质量的调整和多个自由度，所产生的苗床的质量具体地是得到的田地在行驶方向的粗糙度。
这些调整可以包括由后部主提升轮设置的主框架部的高度、由工具栏提升轮设置的翼部的高度、由调整轮组件设置和由将其连接到主框架部的液压设置的主柄框架的高度及角度、由调整轮组件设置和由将其连接到翼部的液压设置的翼前部柄框架的高度及角度、耕耘机柄自身的设置以及后部辅助工具(诸如簧齿拖耙(spring tooth trag)和碎粒机笼)的设置。为获得最优结果，操作者经常被要求离开牵引车辆并且检查田地以及随后对农业工具做出调整。这不仅是反复尝试和错误的过程，也需要在田地条件变化时不时地重复。使用远程地面传感器来跟随农业工具的通道测量距地距离是已知的。在WO 2012/102667A1中，这样的系统被公开。然而，WO 2012/102667 A1关注的是测量由农业工具创造的纵向的垄脊和垄沟之间的垂直均匀度，而不是测量田地在农业工具的行驶方向的粗糙度。
现有技术所需要的是测量和响应由农业工具执行的工作的质量的方式，其通过农业工具已经通过其上的田地在行驶方向的相对粗糙度来测量。
发明内容
本发明提供具有一个或多个地面传感器的农业工具或工业工具，所述一个或多个地面传感器被用来测量在该工具的行驶方向的相对田地粗糙度。本发明可以被体现在种植机、圆盘耙(disk harrow)、圆盘松土器(disk ripper)、内嵌松土器(in-line ripper)、或垂直耕作工具中，作为非限制性的示例。进一步地，本发明可以被体现在非农业机器中，诸如推土机、平地机、挖沟机、雪犁、垃圾堆或土壤压实机、或者矿用挖掘机，作为进一步的非限制性的示例。进一步地，本发明可以被包含在自供电机器中。本发明可以使用通过超声波及其回声的传播时间来测量瞬时距离的朝向地面的一个或多个低成本超声传感器。由于其能够远程测量距离、以高分辨率操作和通常不受尘土影响，可以使用这样的低成本超声传感器。可替代地，可以使用用于远程且以高分辨率测量距离的其他类型的传感器，诸如雷达、红外线、激光或声纳。本发明提供可以基于一个或多个地面传感器的输出来控制农业工具的功能和各种液压缸的控制器。例如，后部地面传感器可以被连接到控制器，使得来自后部地面传感器的输出由控制器用来确定田地耕耘机已经通过其上的田地在行驶方向的相对粗糙度，从而给出由农业工具执行的工作的质量的指示。控制器或其他设备，不管是被直接连接到田地耕耘机还是由牵引车辆承载，可以利用这一信息来对田地耕耘机做出调整。
本发明进一步提供：来自前部地面传感器的输出可以由控制器用来确定田地耕耘机将要通过其上的田地在行驶方向的相对粗糙度，该相对粗糙度可以与田地耕耘机已经通过该田地之后该田地在行驶方向的相对粗糙度进行比较。这一比较提供由农业工具执行的工作的质量的进一步指示。本发明进一步提供：田地耕耘机的控制器可以存储和使用由后部地面传感器提供的瞬时输出和由前部地面传感器提供的瞬时输出，如果适用的话，用于在农业工具在行驶方向移动时针对工作前和工作后的位置分别计算地面表面的平均方差。控制器可以实施统计后处理来将瞬时输出转变成有用的统计参数，诸如平均方差。
当前部地面传感器和后部地面传感器两者都被使用时，从被田地耕耘机工作之前到被田地耕耘机工作之后的地面表面的平均方差的变化可以由控制器计算，从而给出由农业工具执行的工作的质量的进一步指示。后部地面传感器在地面已经被田地耕耘机工作过之后对该地面进行感测，当只有后部地面传感器被使用时，控制器可以替代地将根据后部地面传感器的输出计算的平均方差与目标值进行比较，从而给出由农业工具执行的工作的质量的指示。
单个后部地面传感器，或者单个后部地面传感器和单个前部地面传感器，可以被用来确定针对整个农业工具的地面表面的平均方差和/或平均方差的变化。可替代地，后部地面传感器，或者后部地面传感器和前部地面传感器，可以被用来确定针对农业工具的各部的地面表面的平均方差和/或平均方差的变化，例如针对主柄框架，以及左内翼部、右内翼部、左中翼部、右中翼部、左外翼部和右外翼部中的每一者。
在本发明的另一个实施例中，控制器或接收一个或多个后部地面传感器和/或一个或多个前部地面传感器的输出的其他设备包含或者被连接到位置定位系统(诸如GPS)。这样，在已经被农业工具工作之后的地面表面的平均方差和/或从在已经被农业工具工作之前到已经被农业工具工作之后的地面表面的平均方差的变化可以与农业工具的物理定位相关。这一信息可以被记录在例如田地测绘系统中，田地测绘系统可以是远程的或者可以被直接包含在控制器内。在随后的农业操作(诸如施肥或播种)期间，定位相关的地面表面平均方差信息和/或定位相关的地面表面平均方差变化信息可以随后由控制器和/或牵引车辆内的一个或多个控制器使用。此外，记录的定位相关的地面表面平均方差信息可以在农业耕作工具自身随后的通过期间被用于对农业耕作工具做出调整。
控制器可以包含一个或多个算法、学习路线或模糊逻辑来识别传感器输出或记录的数据内的趋势或瞬间变化的意义。进一步地，控制器可以包含一个或多个算法、学习路线或模糊逻辑来识别农业工具的设置的变化如何影响期望的地面表面平均方差和/或平均地面表面平均方差的变化。这样，控制器可以根据其个体特征并且根据独特的田地条件来持续地改进农业耕作工具的性能。
一种形式的本发明涉及用于在工具的行驶方向测量工具通过其上的地面表面的粗糙度的系统。该系统包括附在工具上的提供对距地距离的测量的至少一个地面传感器。控制器被连接到所述至少一个地面传感器并且控制工具的至少一个调整。所述至少一个地面传感器基于距地距离向控制器提供瞬时输出。然后控制器根据所述至少一个地面传感器的瞬时输出计算至少一个统计参数。
所述至少一个统计参数是根据在工具的行驶方向的距地距离的变化而计算的。
另一种形式的本发明涉及用于在工具的行驶方向测量工具通过其上的地面表面的粗糙度的方法，其中工具具有至少一个地面接合部件。该方法包括几个步骤。第一步是提供附在工具上的至少一个地面传感器用于提供对距地距离的测量。第二步是提供连接到所述至少一个地面传感器的控制器以用于控制工具的至少一个调整。第三步是所述至少一个地面传感器基于距地距离向控制器提供瞬时输出。第四步是控制器根据所述至少一个地面传感器的瞬时输出计算至少一个统计参数。所述至少一个统计参数是根据在行驶方向的距地距离的变化而计算的。本发明的一个优点是它可以使用不受尘土影响的低成本超声传感器来提供对地面表面的瞬时高分辨率测量，该测量然后被用来产生有用的统计参数，诸如给出农业工具的工作质量的指示的平均地面表面方差。另一个优点是本发明允许基于表示农业工具的性能的统计参数的对农业工具的一个或多个调整的反馈信号控制。这样，操作者从人工地离开牵引车辆、在农业工具已经通过地面表面后检查该地面表面和对农业工具做出响应性调整的必要性中解脱。
本发明的另一个优点是它可以和位置定位系统(诸如GPS)一起使用，使得统计参数与物理定位相关。然后，位置相关的统计参数可以要么由相同的农业工具要么由执行不同功能的其他农业工具在随后的农业操作中使用。
附图说明
参考以下对本发明实施例的描述以及附图，本发明的以上提及的特征及其他特征和实现它们的方式将变得更明显，以及本发明将变得更好理解，附图中：
图1是包含本发明的田地耕耘机形式的农业耕作工具的实施例的顶部透视图；
图2是图1中所示的农业耕作工具的侧视图；
图3是包含本发明的田地耕耘机形式的农业耕作工具的实施例的局部后部透视图；以及
图4是包含本发明的田地耕耘机形式的农业耕作工具的实施例的局部前部透视图；以及
图5是包含本发明的田地耕耘机形式的农业耕作工具的实施例的图形表示。
贯穿这几个视图中，对应的参考数字指示对应的部件。本文中提出的范例说明本发明的实施例，并且这样的范例不被理解为以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
为便利起见，术语“农业耕作工具”、“田地耕耘机”和“超声传感器”被贯穿本说明书始末地大部分地使用，但可理解的是这些术语并不意在是限制性的。因此，“农业耕作工具”或“田地耕耘机”可以是指任何类型的地面接合农业工具或工业工具。“超声传感器”是指使用声波而不需要物理接触的测量距离的传感器，但不应当被解释为限制性的，并且可以表示用于远程且以高分辨率测量距离的另一种类型的传感器，诸如雷达、红外线、激光或声纳，作为非限制性的示例。
现在参考附图，并且更具体地是图1和图2，其中所示的是包含本发明的农业耕作工具的实施例。在说明的实施例中，农业耕作工具10是以田地耕耘机的形式用于在播种之前耕作和修整土壤。然而，本发明可以被体现在种植机、圆盘耙、圆盘松土器、内嵌松土器、或垂直耕作工具中，作为非限制性的示例。进一步地，本发明可以被体现在非农业机器中，诸如推土机、平地机、挖沟机、雪犁、垃圾堆或土壤压实机、或者矿用挖掘机，作为非限制性的示例。进一步地，本发明被示为被包含在被牵引的工具中，然而可想到的是自供电机器也在本发明的范围内。
农业耕作工具10被配置作为多部分田地耕耘机，并且包括主框架部12和多个翼部14A、14B、16A、16B、18A和18B。左翼部被定名为14A、16A、和18A，以及右翼部被定名为14B、16B和18B。翼部14A、14B各自为内翼部，翼部16A、16B各自为中翼部，以及翼部18A、18B各自为外翼部。主框架部12是直接由拖曳单元(诸如农业拖拉机(未示出))牵引的中心部。主框架部12包括在行驶方向22延伸的牵引管20，以及与牵引管20耦接并横向于牵引管20延伸的工具栏24。主框架部12通常用于承载用于耕作土壤的主柄框架28和用于修整土壤的主后部辅助工具30。主后部辅助工具30包括相互协作来修整土壤的簧齿拖耙32和滚笼(亦称为碎粒机)34。然而，主后部辅助工具30可以被不同地配置，诸如钉齿拖耙、耕耘机柄等。
主柄框架28通常用于承载耕耘机柄36，耕耘机柄36在其较低端具有用于耕作土壤的铲38。使用后部提升轮52、使用液压缸54和使用连接到牵引机构(pull hitch)124的液压缸55可以提升和放下主框架部12。主柄框架28也包括用于调平主柄框架28的一个或多个调整轮组件56。在说明的实施例中，主柄框架28包括两个调整轮组件56。使用液压缸58，工具栏提升轮53可以被用来连同主框架部12一起升高和降低翼部14A、14B、16A、16B、18A和18B。另一个液压缸60可以进一步独立于主框架部12而升高或降低主柄框架28。
翼部14A、14B、16A、16B、18A和18B的翼前部柄框架66A、66B、66C、66D、66E和66F可以使用液压缸68来被进一步地升高和降低，并且可以包括用于调平翼前部柄框架66A、66B、66C、66D、66E和66F的一个或多个调整轮组件70。翼部后部辅助工具78可以包括簧齿拖耙、碎粒机笼、钉齿拖耙、耕耘机柄或它们的任何组合，其也可以被进一步升高和降低。斜对成角引流管72在牵引管20的前端和相应的与中翼部对16A和16B相关联的相应工具栏24之间延伸。左主折叠液压缸116A和右主折叠液压缸116B可以在需要时向前折叠翼部14A、14B、16A、16B、18A和18B用于运输。
控制器80可以被提供用于控制田地耕耘机10的功能和各种液压缸。
现在转向图3，其中所示的是田地耕耘机10的局部等距后视图。翼部后部辅助工具78被附在翼部14、16、18的工具栏24上，使得翼部后部辅助工具78被沿着行驶方向22拉拽。工具栏提升轮53经由液压缸58连接到翼部14、16、18的工具栏24，使得可以使用液压缸58来升高和降低翼部14、16、18。除了翼前部柄框架66(图3中未示出)的耕耘机柄之外，翼部后部辅助工具78还可以被提供有耕耘机柄36。两个翼部后部辅助工具78的耕耘机柄36(如果提供了的话)和翼前部柄框架66的耕耘机柄都具有用于耕作地面的铲。翼部后部辅助工具78例如被提供有簧齿拖耙32和碎粒机笼34。
田地耕耘机10被进一步提供有一个或多个后部地面传感器40，其可以是超声地面传感器40。可替代地，地面传感器40可以是用于远程且以高分辨率测量距离的另一种类型的传感器，诸如雷达、红外线、激光或声纳，作为非限制性的示例。后部地面传感器40被显示附在翼部后部辅助工具78上，使得它们能在地面已经被田地耕耘机10的耕耘机柄36工作过之后感测该地面。如所示的，后部地面传感器40继耕耘机柄36之后被附在翼部后部辅助工具78上。
可替代地，后部地面传感器40可以被附在簧齿拖耙32和/或碎粒机笼34的后方，或者可以被附在工具栏24上，就在主柄框架28和翼前部柄框架66(图3中未示出)的后方。后部地面传感器40被连接到控制器80(图3中未示出)，使得后部地面传感器40的输出由控制器用来确定田地耕耘机10已经通过其上的田地在行驶方向的相对粗糙度，从而给出由农业工具执行的工作的质量的指示。可替代地，来自后部地面传感器40的输出被传递到控制器或牵引车辆(未示出)中的其他设备。控制器80或其他设备，不管是被直接连接到田地耕耘机10还是由牵引车辆承载，可以利用这一信息以使用液压缸54、55、58、60和68来对田地耕耘机10做出调整。控制器80可以是电处理电路(EPC)，EPC可以被配置作为任何类型的合适的处理器，诸如数字控制器、模拟处理器、硬接线部件或专用集成电路(ASIC)。
现在转向图4，其中所示的是田地耕耘机10的局部等距前视图。主框架部12同样包括工具栏24和主柄框架28。翼部只有左内翼部14A和右内翼部14B是可视的，并且翼部分别具有左内翼前部柄框架66A和右内翼前部柄框架66B。牵引管20在行驶方向22延伸，使得田地耕耘机10可以被附在牵引车辆上(未示出)。后提升轮52被附在主框架部12上并且由液压缸54致动，使得后部提升轮52可以被用来升高和降低主框架部12。为了以类似的方式升高和降低翼部14、16、18，附加的液压缸58致动工具栏提升轮53(未示出)。主柄框架28和翼前部柄框架66中的每一者被提供有多个具有用于耕作地面的铲38的耕耘机柄36。主柄框架28也包括用于调平主柄框架28的一个或多个调整轮组件56。在说明的实施例中，主柄框架28包括两个调整轮组件56。另一个液压缸60可以进一步独立于主框架部12而升高或降低主柄框架28。包括簧齿拖耙32和碎粒机笼34(未示出)的主后部辅助工具30可以被附在主柄框架28上。在图4中所示的实施例中，一个或多个前部地面传感器42在耕耘机柄36之前。这些同样可以是超声地面传感器42，或者可以是用于远程且以高分辨率测量距离的另一种类型的传感器，诸如雷达、红外线、激光或声纳，作为非限制性的示例。前部地面传感器42被显示为附在主柄框架28的前方，同样也在翼前部柄框架66的前方。前部地面传感器42，也被连接到控制器80(图4中未示出)，同样向控制器80或者向牵引车辆(未示出)中的另一个设备提供输出。来自前部地面传感器42的输出由控制器用来确定田地耕耘机将要通过其上的田地在行驶方向的相对粗糙度，该相对粗糙度可以与田地耕耘机已经通过田地之后该田地在行驶方向的相对粗糙度进行比较。这给出了由农业工具执行的工作的质量的进一步指示。
如图5中所示，田地耕耘机10的控制器80存储和使用由后部地面传感器40提供的瞬时输出ORGS和由前部地面传感器42提供的瞬时输出OFGS，如果适用的话，来在农业工具在行驶方向移动时针对工作后和工作前的位置分别计算地面表面的平均方差AVRGS和AVFGS。为了实现这个，控制器80实施统计后处理来将瞬时输出ORGS、OFGS转变成有用的统计参数，诸如平均方差AVRGS、AVFGS。这可以包括绘制如所示的地面垂直位移随时间或随距离的变化。换言之，控制器80使用前部地面传感器42的输出OFGS来在地面被工作之前在农业工具以行驶方向移动时计算地面表面的平均方差AVFGS。
控制器80使用后部地面传感器40的输出ORGS来在地面已经被工作之后在农业工具以行驶方向移动时计算地面表面的平均方差AVRGS。当前部地面传感器42和后部地面传感器40两者都被使用时，由控制器80计算地面表面从被田地耕耘机10工作之前到被田地耕耘机10工作之后的平均方差的变化ΔAV，从而给出由农业工具执行的工作的质量的指示。这可以被呈现为如所示的变化值，或者可以被以图形格式呈现。后部地面传感器40在地面已经被田地耕耘机10的耕耘机柄36工作过之后感测该地面，当只有后部地面传感器40被使用时，控制器80将根据后部地面传感器40的输出ORGS计算的平均方差AVRGS与目标值进行比较，从而给出由农业工具执行的工作的质量的指示。
控制器80或其他设备，不管是被直接连接到田地耕耘机10还是由牵引车辆承载，同样可以利用地面表面的平均方差AVRGS与AVFGS和/或平均方差的变化ΔAV来使用液压缸54、55、58、60和68对田地耕耘机10做出调整。单个后部地面传感器40，或者单个后部地面传感器40和单个前部地面传感器42，可以被用来确定针对整个农业工具10的地面表面的平均方差AVRGS与AVFGS和/或平均方差的变化ΔAV。可替代地，后部地面传感器40，或者后部地面传感器40和前部地面传感器42，可以被用来确定针对农业工具10的各部分的地面表面的平均方差AVRGS与AVFGS和/或平均方差的变化ΔAV，例如针对主柄框架28，以及左内翼部14A、右内翼部14B、左中翼部16A、右中翼部16B、左外翼部18A和右外翼部18B中的每一者。
在另一个实施例中，控制器80或接收一个或多个后部地面传感器40和/或一个或多个前部地面传感器42的输出ORGS、OFGS的其他设备包含或者被连接到位置定位系统82(诸如GPS)。这样，已经被农业工具10工作过的地面表面的平均方差AVRGS和/或地面表面从已经被农业工具10工作过之前到已经被农业工具10工作过之后的平均方差的变化ΔAV与农业工具10的物理定位相关。
这一信息可以被记录在例如田地测绘系统中，田地测绘系统可以是远程的或者可以被直接包含在控制器80内。在随后的农业操作(诸如施肥或播种)期间，定位相关的地面表面平均方差信息AVRGS和AVFGS和/或地面表面平均方差变化信息ΔAV可以随后由控制器80和/或牵引车辆内的一个或多个控制器使用。例如，记录的指示了高地面表面粗糙度区域的定位相关的地面表面平均方差AVRGS可以由这样的控制器用来设置在随后播种时低的牵引车辆前进速度。可能因记录的定位相关的地面表面平均方差信息AVRGS和AVFGS而变化的其他因素可以包括但不限于播种深度、播种密度和肥料施加速率。此外，记录的定位相关的地面表面平均方差信息AVRGS和AVFGS可以被用于在农业耕作工具10自身随后的通过期间对农业耕作工具10做出调整。
控制器80是否使用地面表面的平均方差AVRGS和AVFGS和/或平均方差的变化ΔAV来在单独的通过期间使用液压缸54、55、58、60和68对田地耕耘机10做出调整，或者控制器80和/或牵引车辆内的一个或多个控制器是否使用记录的定位相关的地面表面平均方差AVRGS和AVFGS和/或平均地面表面平均方差变化ΔAV来在随后的农业操作期间做出调整，控制器80可以包含一个或多个算法、学习路线或模糊逻辑来识别传感器输出ORGS、OFGS或记录的数据内的趋势或瞬间变化的意义。进一步地，控制器80可以包含一个或多个算法、学习路线或模糊逻辑来识别农业工具10的设置的变化如何影响期望的地面表面平均方差AVRGS和/或平均地面表面平均方差的变化ΔAV。这样，控制器80可以根据其个体特征并且根据独特的田地条件来持续地改进农业耕作工具10的性能。

Claims (13)

1.一种用于测量地面表面在工具(10)的行驶方向(22)上的粗糙度的方法，工具(10)在所述地面表面上通过，工具(10)具有至少一个地面接合部件(32、34、36)，所述方法包括以下步骤：
提供附在工具(10)上的至少一个地面传感器(40、42)以用于提供对距地距离的测量；以及
提供连接到至少一个地面传感器(40、42)的控制器(80)以用于控制工具(10)的至少一个调整；
至少一个地面传感器(40、42)基于所述距地距离向控制器(80)提供瞬时输出(ORGS、OFGS)；以及
其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
控制器(80)根据所述至少一个地面传感器(40、42)的所述瞬时输出(ORGS、OFGS)计算至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)，所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)是根据在工具(10)的行驶方向(22)上的所述距地距离的变化计算的；并且所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)还包括在工具(10)的行驶方向(22)上的所述距地距离的方差和/或平均方差。
2.根据权利要求1所述的方法，其中：
所述至少一个地面传感器(40、42)还包括附在工具上的在至少一个地面接合部件(32、34、36)后方的至少一个后部地面传感器(40)；并且
所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)还包括根据接收自所述至少一个后部地面传感器(40)的瞬时输出(ORGS)计算的至少一个统计参数(AVRGS)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中：
所述至少一个地面传感器(40、42)还包括附在工具(10)上的在至少一个地面接合部件(32、34、36)前方的至少一个前部地面传感器(42)；并且
所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)还包括根据接收自所述至少一个前部地面传感器(42)的瞬时输出(OFGS)计算的至少一个统计参数(AVFGS)。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括以下步骤：
所述控制器(80)计算根据接收自所述至少一个前部地面传感器(42)的瞬时输出(OFGS)计算的所述至少一个统计参数(AVFGS)和根据接收自所述至少一个后部地面传感器(40)的瞬时输出(ORGS)计算的所述至少一个统计参数(AVRGS)之间的差(ΔAV)。
5.根据权利要求1-4所述的方法，还包括以下步骤：
所述控制器(80)基于所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)控制工具(10)的所述至少一个调整。
6.根据权利要求1-5所述的方法，其中：
所述控制器(80)被连接到位置定位系统(82)，所述控制器(80)使所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)与定位相关。
7.一种用于测量地面表面在工具(10)的行驶方向(22)上的粗糙度的系统，工具(10)在所述地面表面上通过，所述系统包括：
附在工具(10)上的至少一个地面传感器(40、42)，用于提供对距地距离的测量；以及
连接到至少一个地面传感器(40、42)的控制器(80)，用于控制工具(10)的至少一个调整；
至少一个地面传感器(40、42)基于所述距地距离向控制器(80)提供瞬时输出(ORGS、OFGS)；以及
其特征在于：
控制器(80)根据所述至少一个地面传感器(40、42)的所述瞬时输出(ORGS、OFGS)计算至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)，所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)是根据在工具(10)的行驶方向(22)上的所述距地距离的变化计算的；并且其中所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)还包括在工具(10)的行驶方向(22)上的所述距地距离的方差和/或平均方差。
8.根据权利要求7所述的系统，其中：
所述至少一个地面传感器(40、42)还包括附在工具(10)上的在至少一个地面接合部件(32、34、36)后方的至少一个后部地面传感器(40)；并且
所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)还包括根据接收自所述至少一个后部地面传感器(40)的瞬时输出(ORGS)计算的至少一个统计参数(AVRGS)。
9.根据权利要求8所述的系统，其中：
所述至少一个地面传感器(40、42)还包括附在工具(10)上的在所述至少一个地面接合部件(32、34、36)前方的至少一个前部地面传感器(42)；并且
所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)还包括根据接收自所述至少一个前部地面传感器(42)的瞬时输出(OFGS)计算的至少一个统计参数(AVFGS)。
10.根据权利要求9所述的系统，其中：
所述控制器(80)还计算根据接收自所述至少一个前部地面传感器(42)的瞬时输出(OFGS)计算的所述至少一个统计参数(AVFGS)和根据接收自所述至少一个后部地面传感器(40)的瞬时输出(ORGS)计算的所述至少一个统计参数(AVRGS)之间的差(ΔAV)。
11.根据权利要求7-10所述的系统，其中：
所述控制器(80)基于所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)控制工具(10)的所述至少一个调整。
12.根据权利要求7-11所述的系统，其中：
所述控制器(80)连接到位置定位系统(82)，所述控制器(80)使所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)与定位相关。
13.根据权利要求12所述的系统，其中：
在随后的操作中使用定位相关的所述至少一个统计参数(AVRGS、AVFGS、ΔAV)。
CN201780025189.1A 2016-03-18 2017-03-15 用于测量地面表面的粗糙度的方法和系统 Active CN109068575B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITUA2016A001821A ITUA20161821A1 (it) 2016-03-18 2016-03-18 Sensori ultrasonici per misurare l'irregolarita' del terreno
ITUA2016A001821 2016-03-18
PCT/EP2017/056095 WO2017158006A2 (en) 2016-03-18 2017-03-15 Ultrasonic sensors for field roughness measurement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109068575A true CN109068575A (zh) 2018-12-21
CN109068575B CN109068575B (zh) 2021-12-07

Family

ID=56203815

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780025189.1A Active CN109068575B (zh) 2016-03-18 2017-03-15 用于测量地面表面的粗糙度的方法和系统

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11197408B2 (zh)
EP (1) EP3429329B1 (zh)
CN (1) CN109068575B (zh)
BR (1) BR112018068904B1 (zh)
CA (1) CA3017315A1 (zh)
IT (1) ITUA20161821A1 (zh)
WO (1) WO2017158006A2 (zh)

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112019010534A2 (pt) * 2016-12-16 2019-09-17 Agco Corp maquinário que contorna barra de ferramentas
EP3672388B1 (en) 2017-08-23 2022-05-18 Topcon Positioning Systems, Inc. System and method for quantifying soil roughness
WO2019079205A1 (en) * 2017-10-17 2019-04-25 Precision Planting Llc SOIL DETECTION SYSTEMS AND INSTRUMENTS FOR DETECTING DIFFERENT SOIL PARAMETERS
DK3476188T3 (da) 2017-10-30 2022-08-08 Kverneland Group Les Landes Genusson Fremgangsmåde og system til bestemmelse og lagring af overfladeforhold for en mark
US10838432B2 (en) 2018-01-26 2020-11-17 Cnh Industrial Canada, Ltd. System and method for monitoring frame levelness of an agricultural implement
US11297757B2 (en) 2018-02-13 2022-04-12 Cnh Industrial America Llc System for monitoring the displacement of a ground engaging tool
AT520903B1 (de) * 2018-02-14 2019-11-15 Geoprospectors Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Bodenbearbeitung
US10820468B2 (en) 2018-09-19 2020-11-03 Cnh Industrial America Llc System and method for determining soil roughness of a field across which an agricultural implement is being moved based on ground engaging tool acceleration
US10827665B2 (en) 2018-09-19 2020-11-10 Deere & Company Tool height control for ground engaging tools
DE102018123476A1 (de) * 2018-09-24 2020-03-26 Claas Tractor Sas Landwirtschaftliches Arbeitssystem
US10939604B2 (en) 2018-10-01 2021-03-09 Deere & Company Multi-sensor tool height control for ground engaging tools
US10973171B2 (en) 2018-10-17 2021-04-13 Cnh Industrial America Llc System and method for monitoring field profiles based on data from multiple types of sensors
US10918006B2 (en) 2018-10-17 2021-02-16 Cnh Industrial Canada, Ltd. System and method for monitoring material accumulation relative to ground-engaging tools of a tillage implement
DK3656195T3 (da) * 2018-11-26 2023-04-03 Cmn Maskintec As Fremgangsmåde til mekanisk ukrudtsbekæmpelse af en afgrødemark og en fjedertandsharve til en sådan fremgangsmåde
US11252854B2 (en) 2018-12-05 2022-02-22 Cnh Industrial America Llc Real-time seedbed uniformity detection and improvement in an agricultural tillage implement
US11039563B2 (en) 2019-01-11 2021-06-22 Cnh Industrial America Llc System for monitoring the condition of a seedbed within a field with a seedbed floor detection assembly
CN110208809A (zh) * 2019-01-17 2019-09-06 东莞市诺丽电子科技有限公司 一种动态平面分析方法及动态平面高度测量系统
EP3729934A1 (en) 2019-04-25 2020-10-28 CNH Industrial Sweden AB Plough
US11665991B2 (en) 2019-09-24 2023-06-06 Cnh Industrial America Llc System and method for monitoring the levelness of a multi-wing agricultural implement
US11419254B2 (en) * 2019-10-28 2022-08-23 Cnh Industrial Canada, Ltd. System and method for detecting levelness of tools of a tillage implement based on tool loading
US11470763B2 (en) 2019-11-07 2022-10-18 Cnh Industrial Canada, Ltd. System and method for determining subsurface soil layer characteristics based on RADAR and load data
EP3854190B1 (en) * 2020-01-23 2023-11-08 CNH Industrial Belgium N.V. Systems and methods for monitoring tillage conditions
US11558993B2 (en) 2020-03-26 2023-01-24 Cnh Industrial America Llc Soil monitoring system for an agricultural tillage implement
US11638393B2 (en) 2020-03-26 2023-05-02 Cnh Industrial America Llc Ground engaging tool monitoring system
US11602092B2 (en) 2020-03-26 2023-03-14 Cnh Industrial America Llc Frame control system for an agricultural implement
US11730076B2 (en) 2020-03-26 2023-08-22 Cnh Industrial America Llc Control system for an agricultural implement
US11617294B2 (en) 2020-03-26 2023-04-04 Cnh Industrial America Llc Orientation control system for an agricultural implement

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0177024A2 (de) * 1984-10-05 1986-04-09 Amazonen-Werke H. Dreyer GmbH & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Arbeitstiefe von Säscharen von Drillmaschinen
AU563491B2 (en) * 1983-07-06 1987-07-09 D.A. Ultrasonics Ltd. Depth control system
EP0254984A1 (de) * 1986-07-25 1988-02-03 Amazonen-Werke H. Dreyer GmbH & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Arbeitstiefe von Säscharen von Drillmaschinen
CN102011361A (zh) * 2010-09-14 2011-04-13 交通运输部公路科学研究所 车载式激光平整度仪的性能计量方法
CN102589487A (zh) * 2012-01-13 2012-07-18 中国科学院遥感应用研究所 一种便携式地表粗糙度测量仪
WO2012102667A1 (en) * 2011-01-26 2012-08-02 Väderstad-Verken Ab Agricultural equipment and method of working soil
CN102706295A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 中国科学院遥感应用研究所 一种地表粗糙度测量系统及测量方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8688331B2 (en) * 2009-12-18 2014-04-01 Agco Corporation Method to enhance performance of sensor-based implement height control

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU563491B2 (en) * 1983-07-06 1987-07-09 D.A. Ultrasonics Ltd. Depth control system
EP0177024A2 (de) * 1984-10-05 1986-04-09 Amazonen-Werke H. Dreyer GmbH & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Arbeitstiefe von Säscharen von Drillmaschinen
EP0254984A1 (de) * 1986-07-25 1988-02-03 Amazonen-Werke H. Dreyer GmbH & Co. KG Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Arbeitstiefe von Säscharen von Drillmaschinen
CN102011361A (zh) * 2010-09-14 2011-04-13 交通运输部公路科学研究所 车载式激光平整度仪的性能计量方法
WO2012102667A1 (en) * 2011-01-26 2012-08-02 Väderstad-Verken Ab Agricultural equipment and method of working soil
CN102589487A (zh) * 2012-01-13 2012-07-18 中国科学院遥感应用研究所 一种便携式地表粗糙度测量仪
CN102706295A (zh) * 2012-06-29 2012-10-03 中国科学院遥感应用研究所 一种地表粗糙度测量系统及测量方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20200329626A1 (en) 2020-10-22
EP3429329A2 (en) 2019-01-23
WO2017158006A3 (en) 2018-06-28
EP3429329B1 (en) 2021-03-03
US11197408B2 (en) 2021-12-14
BR112018068904B1 (pt) 2022-04-12
WO2017158006A2 (en) 2017-09-21
BR112018068904A2 (pt) 2019-01-22
CA3017315A1 (en) 2017-09-21
ITUA20161821A1 (it) 2017-09-18
CN109068575B (zh) 2021-12-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109068575A (zh) 用于测量地面表面的粗糙度的方法和系统
AU2020210284B2 (en) Apparatus, system and method for monitoring soil criteria during tillage operations and control of tillage tools
EP3668302B1 (en) A system for controlling soil compaction caused by wheels, and use of such system
EP3672388B1 (en) System and method for quantifying soil roughness
US10750656B2 (en) System and method for monitoring the frame levelness of an agricultural implement
US10412878B2 (en) Down pressure compensation for tillage baskets traveling at varying speeds
US11219153B2 (en) System and method for monitoring shank float
US20180220574A1 (en) Gauge wheel and hitch force control
US10912244B2 (en) Enhanced resolution fore/aft leveling of a towable tillage implement
US11039563B2 (en) System for monitoring the condition of a seedbed within a field with a seedbed floor detection assembly
US11470763B2 (en) System and method for determining subsurface soil layer characteristics based on RADAR and load data
CA2784210C (en) Tool control system for agricultural seeders
US11711994B2 (en) System and method for monitoring the condition of a lateral swath of a seedbed with a seedbed floor detection assembly
EP3892075B1 (en) Systems comprising agricultural implements connected to lifting hitches and related control systems and methods
RU2022121143A (ru) Способ определения рабочей высоты, независимой от формы соединения, нескольких сельскохозяйственных навесных орудий, сенсорное устройство и сельскохозяйственная рабочая машина
US20240188472A1 (en) Agricultural implements having row unit position sensors and at least one adjustable wheel, and related control systems and methods
EP3900504A1 (en) Agricultural plough

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220406

Address after: 150060 No. 78, Songhua Road, core area of Hanan industrial new town, Harbin, Heilongjiang

Patentee after: Keisnew Netherlands Industrial (Harbin) Machinery Co.,Ltd.

Address before: 200131 10th floor, No.2 Maji Road, Waigaoqiao Free Trade Zone, Pudong New Area, Shanghai

Patentee before: Cnh (CHINA) Management Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right