CN110662416A - 调整磨损工具高度的方法及相应的农业机械 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于农业机械磨损工具(20；120)竖向校准的校准方法，农业机械包括磨损工具，所述校准方法包括如下步骤：使磨损工具与基准表面(5；45)接触；当磨损工具与基准表面接触时，测量与磨损工具定位有关的位置变量(A；L；H)的值(A2；A4)；按照基准曲线(f1)，根据测量到的值(A2；A4)确定磨损工具(20；120)定位的理论竖直分量(P2；P4)；通过将基准曲线移动与理论竖直分量相等的值(ΔP)，确定磨损工具定位的竖直分量(P(A))和位置变量之间的对应曲线(f2)。

Description

调整磨损工具高度的方法及相应的农业机械

技术领域

本发明涉及农业机械的一般技术领域，尤其是涉及具有磨损工具的耕作机械和播种机械。

背景技术

在与拖拉机连接且手动调整其高度以确保耙的良好耕作深度的传统旋转耙的例子中，使用者必须在例如几米左右的一段短距离上操作机械，使机械从其拖拉机降下，挖掘耕作的土地，并自行测量松散的土地深度。为了调整耕作深度，使用者则必须手动调整基准构件(例如压实辊)的高限位块。这种高限位块例如是通过将杆放置到具有多个开孔的板的槽座之一中来确定的。如上所述，移动所述杆可能需要提起耙、将杆移动至所需的开孔、放下耙并控制耕作深度。如有必要，使用者可能需要重复操作，直到获得所需的调整。

在其他机械上，该调整可以是液压式的。控制系统可以作用在包括液压缸的调整系统上。指示器根据液压缸位置在刻度尺上移动。然后，使用者必须像手动调整情况中那样控制耕作深度：在短距离内操作机械并自行测量耕作深度。这种液压调整类型无法精确了解耕作深度。

如果磨损工具的调整太复杂或太粗略，则使用者可以省略对其高度的调整。

理想的是控制土地耕作深度，以使根据待播种种类对苗床做出最佳准备。

土地耕作深度过大，需要移动的物料超出了必要，这会增加机械的能耗。此外，根据土地类型(沙质、石质)，农业机械的土地耕作工具可能会遭受严重磨损和/或遭受严重冲击。因此可能加速工具磨损并缩短工具寿命。

这会直接影响播种或种植质量以及产量，特别是对某些对发芽条件或苗床质量敏感的物种而言。

发明内容

本发明旨在提供简化和改进的农业机械磨损工具高度校准方法。本发明还涉及一种用于实施这种方法的计算机程序，并且涉及能够实施所述方法的农业机械。

因此，本发明涉及一种用于农业机械磨损工具高度校准的校准方法，农业机械包括所述磨损工具，所述校准方法包括如下步骤：

-使磨损工具与基准表面接触；

-当磨损工具与基准表面接触时，测量与磨损工具定位有关的位置变量的值；

-基于基准曲线，根据测量到的值确定磨损工具定位的理论竖直分量；

-通过将基准曲线移动与前面确定的理论竖直分量相等的值，确定磨损工具定位的竖直分量和与磨损工具定位相关的位置变量之间的对应曲线。

根据本发明的方法有利地可以直接确定磨损工具的竖直分量，例如，在旋转耙的情况下，该竖直分量与刀片的长度相关联，并且与直至基准点的高度相关联，从而简化了校准并通过例如允许使用者在磨损工具的深度校准时留在拖拉机上，进而限制了使用者介入。这也使得节约了时间和提升了校准精度。

本发明还涉及一种计算机程序，其包括一些指令，当在所述农业机械上执行所述指令时，所述指令用于实施上述的用于农业机械磨损工具高度校准的校准方法的步骤。

本发明还涉及一种农业机械，其包括磨损工具、基准构件和配置成实施上述校准方法的控制单元。

附图说明

通过附图和本发明的下述的非限制性实施例，本发明的其他特征和优点将更清楚地体现出来，附图中：

-图1是耕作机械的示意性侧视图，该耕作机械在升高位置承载新的耕作工具；

-图2和3是图1耕作机械分别在校准位置和工作位置的侧视图；

-图4和图5是图1耕作机械的视图，示出耕作机械处于校准位置和耕作位置，但该耕作机械承载已磨损的耕作工具；

-图6示出两条曲线，表示根据以下曲线的耕作工具的竖直定位：基准曲线和由基准曲线产生的对应曲线；

-图7示出基于图4和图5的耕作机械示例的根据本发明的校准方法的一系列步骤的流程图；

-图8和图9示出了替代图1至图5的耕作机械并处于校准位置的两个替代实施例。

具体实施方式

图1示出了例如在校准方法之前处于升高位置的耕作农业机械4的一实施例。农业机械4包括框架6、控制单元9、基准构件10和磨损工具20例如耕作工具。基准构件10铰接安装在框架6后。磨损工具20在框架6下方延伸，此处为竖直延伸。机械4在此是但不限于是旋转耙式。

图1中，基准构件10靠置在基准表面5上，而框架6由与机械4连接的车辆如拖拉机(未示出)保持于空中。

图2中，示出处于校准位置的机械4，磨损工具20也与基准表面5接触，该基准表面5在此与基准构件10靠置的基准表面是同一个表面。

图3中，示出处于工作位置的机械4。磨损工具20已部分地穿透土地50，土地例如是待耕作的农田。

在图1和图2的示例中，基准表面5可以是但不限于上述农田50，或者可以是道路、混凝土表面等。基准表面5的倾斜度优选地较小，例如小于10％，优选地小于5％。基准表面5例如是平坦、坚固和水平的表面。框架6在前部具有紧固点7，此处在后部具有两个枢轴8。紧固点7旨在钩挂在机械4所连接的车辆的紧固装置上，例如拖拉机的三点式紧固装置。

在所示的实施例中，位置传感器，此处是角度传感器14，设置在枢轴8之一上，例如在框架6和基准构件10之间。角度传感器14测量基准平面B(参见图1，优选地为水平平面，例如基准表面5，或平行于基准表面的平面)与基准构件10的可移动支撑件13之间的角度A。

此处，控制单元9属于机械4，例如属于框架6，如图1所示。控制单元9配置成以便至少进行变量之间的对应计算。

基准构件10在此处是耕作辊。该辊可以是但不限于是压实辊或粉碎辊。如图所示的辊10具有圆柱形主体11、两个枢轴12和两个支撑件13。圆柱形主体11在其端部通过枢轴12安装在支撑件13上。支撑件13本身通过枢轴8可旋转地安装在框架6上。因此，基准构件10可以相对于框架6旋转移动。圆柱形主体11旨在如图1所示放置在基准表面5上。当机械4处于升高位置时角度传感器14可以检测与基准构件10的位置相对应的第一角度A1，磨损工具20和基准构件10都不与表面5接触，当基准构件10处于下止挡位即直到如图1所示基准构件10与表面5彼此接触为止，该第一角度A1优选地保持恒定。

磨损工具20在此处是布置为叉形具的一对齿21或一对刀片。该实施例的旋转耙带有一系列这样的叉形具，为简化起见仅示出和描述了其中一个。每个叉形具都安装在可绕竖直轴线22旋转活动的转子上。此处，磨损工具20用于通过打破土块并粉碎土来准备苗床。磨损工具20在此固连地安装到框架6上，也就是说，框架6的高度位移将导致该磨损工具20高度位移一相同值。

图6显示了两条曲线f1和f2。图6的曲线f1和f2分别表示磨损工具20和120的竖直位置P(A)与由传感器14测量到的角度A之间的关系。然而，这些曲线f1和f2的值纯粹是说明性的，不能就这样将其用作高度校准的依据。竖直位置P(A)优选地为所涉及的磨损工具20或120的低点23的竖直位置。术语“曲线”应在广义上理解，可以包括中断或连续的、用外推法或未使用外推法得到的至少一个值列表。这些曲线优选地在对应于所述机械的物理极限的两个端子即下端子和上端子之间，例如基准构件10的下限位块和最高限位块。

曲线f1例如是存储在控制单元9的存储器中的基准曲线的一例子。基准曲线f1可以是制造商提供的预记录曲线，预记录曲线例如根据传感器14测量到的辊10的位置给出新工具20的竖直位置(即高度或深度)，或者该基准曲线可以是工具20处于先前磨损状态或崭新状态时的由通过移动基准曲线进行前面校准而得出的。

曲线f2是从曲线f1和下述校准步骤获得的对应曲线的示例。

图2示出在校准位置中靠置在基准表面5上的机械4。与图1的升高位置相比，机械4已经降低，磨损工具20的下端23，即在所示情况下的齿21，也与土地接触。因此，基准构件10相对于框架6和磨损工具20升高，且传感器14测量到小于角度A1的角度A2。对于新的磨损工具20，角度A2是曲线f1应与横坐标轴相交的理论值(见图6)。

图3示出了处于工作位置的示例中的机械4，在该工作位置上，机械4相对于图2中所示的位置进一步降低。此时，磨损工具20部分地穿入土地50一段深度P3。在此，由传感器测量到的角度A3小于角度A2，因为框架6相对于基准构件10降低，也就是说，主体11更靠近水平面B。

图4类似于图2，示出处于校准位置的机械4，其具有与工具20相同类型的、但处于磨损状态的耕作工具120。此时，工具120的齿121的长度小于工具20的齿21的长度。该长度差反映在框架6的每个部件相对于表面5的高度中，而且也反映在支撑件13与水平面之间的角度值中：传感器14在图4的位置中测量到的角度A4小于角度A2。为便于理解图4，以虚线示出了处于图2位置的机械4。

图5示出承载耕作工具120的机械4，机械4这次处于工作位置。此时，磨损工具120已部分地穿入土地50一段深度P5。在该示例中，由位置传感器14测量到的角度A5在数值上小于角度A4，因为框架6相对于基准构件10进一步降低。该工作位置例如是跟随根据下述校准方法的校准的调整步骤的结果。

图4和图5所示的磨损工具120的竖直位置P(A)的校准方法可以按如下方式进行：

-降低机械4，直到一方面基准构件10与基准表面5接触(步骤201)，另一方面磨损工具120的低点123与基准表面5接触(步骤202)(图4、7)；

-在机械4所到达的为校准位置的位置测量基准构件10的位置参数A的值A4(图4；步骤210)；

-基于基准曲线f1，根据位置参数A的测量值A4，确定磨损工具120低点的理论竖直分量P4(或理论高度)(步骤220)；

-确定理论高度P4与基准表面5之间的高度差ΔP(步骤230)；

-通过将基准曲线f1移动ΔP，确定基准构件10的位置与磨损工具120的位置之间的对应曲线f2(步骤240)。

在图1至图5所示的包括旋转耙和耕作辊的机械4的情况下，基准构件10铰接安装在框架6上。基准构件10和磨损工具120(或类似地工具20)的降低于是同时开始，继续直至基准构件10接触到表面5为止。此时，磨损工具120继续与框架6一起降低，直至工具120接触到表面5。换言之，在此，基准构件10在磨损工具120之前放置在表面5上。

测量位置参数例如角度A使得可以确定根据基准曲线f1的磨损工具120的理论高度P2或P4与该工具120处于日常磨损状态下的实际位置之间的偏差ΔP。因此，可以通过将基准曲线f1向上移动一值ΔP来确定对应曲线f2(参见图6)。由于工具120在校准期间放置在基准表面5上，因此优选地在基准表面5赋予高度0，并且ΔP的绝对值等于磨损工具120在曲线f1上针对位置参数测量值A4的理论高度，此处为P4。因此，步骤230是可选的。

根据所获得的对应曲线f2，不仅在校准时而且也在工作中，例如通过基准部件10，都可以精确地控制磨损工具120的高度P(A)。

因此可以在校准方法中增加以下调整步骤：

-输入所需的工作高度Pn(即深度)；

-基于基准曲线f2确定与深度Pn相对应的基准构件的位置变量的值An，

-改变磨损工具120(或框架6)的高度直至基准构件10到达位置An。

设置用于工作的基准构件位置An例如是A3或A5(分别是图3或图5)。此时，控制单元9知道磨损工具120已经达到所需深度。

以此类推，对于新的磨损工具20也可实施该校准方法，例如，以补偿由于组装或其他磨损工具(圆盘开沟器、固定刀片、犁铧、直盘、凸盘、波纹盘、凹盘或任何形状的盘、旋转铣刀等)造成的间隙。

在未示出的变型中，磨损工具20或120在基准构件10之前接触基准表面。一旦磨损工具20或120与基准表面5接触，则基准构件10以受控的方式例如液压方式降低。

校准方法也可以在承载新工具的机械4上实施。

在未示出的变型中，磨损工具是绕横向于竖直轴线的轴线旋转的工具，也就是说，该横向于竖直轴线的轴线是水平的或以例如与水平方向成小于45度的角度倾斜的轴线。例如，其可以是圆盘开沟器、任何其他形状或结构的盘、旋转铣刀。

农业机械4可以包括未示出的显示设备，用于向使用者传输工具20或120的磨损情况。该显示设备可以例如是呈一系列LED(电致发光二极管)或呈一屏幕的形式。可以设置估计和/或显示磨损工具20的最大深度和/或剩余使用寿命的步骤。

作为角度传感器14的替代或补充，设置另一种类型的至少一位置传感器，用于测量在框架6和基准构件10之间相对位移时可能变化的任何位置变量。其可以是设置在框架6和支撑件13之间的拉伸传感器。此时，该拉伸感器测量框架6的一点与基准构件例如支撑物13的一点之间的长度L的变化。

在未示出的变型中，控制单元9可以位于机械所连接的车辆中，例如可以是控制箱，或者可以位于控制箱中。在另一变型中，控制单元9属于与农业机械4组合的分开机械，从其对农业机械进行控制。更一般地，机械4和控制单元9属于同一农业系统。因此，控制单元9可以属于农业机械4或属于外部元件。

在变型中，基准构件10可以是用于工作或运输支撑的支撑轮。

在图8和9中，示出了另外两个农业机械4'和4"，在其中可以应用上述一般校准方法。在此测量的位置变量是固定基准点相对于框架6的高度H。在这些图中，类似的元件具有与之前相同的附图标记。

在图8中，机械4'包括遥测构件30，此处是由壳体31和激光束32表示的激光测量构件(或激光遥测仪)。可替代地，可以设想另一种遥测构件，例如超声波测量构件(或超声波遥测仪，未显示)。

在图8中，借助于竖直激光束32测量值H。测量方法可以包括测量激光束32的返回时间、相移等。

在图9中，机械4"包括接触测量构件40，或触探器。触探器40包括例如壳体41和臂42。臂42在此具有支撑部分43和接触部分44。当机械放置于水平土地上时，这些部分43和44在此分别是竖直的和水平的。支撑部分43在第一端安装在壳体41内，至少可沿着其自身的纵轴线平移并围绕该纵轴线旋转地活动。接触部分44在部分43的与第一端相反的远端横向地延伸。基准表面45设置在部分44的上表面上。磨损工具接触的基准表面45在此与土地区分开。

通过相对于框架6降低臂42、然后旋转并升高臂以将磨损工具120的低点23放置抵靠在基准表面45上，实现磨损工具与基准表面45的接触(步骤202)。接触部分44的尺寸可以确定成覆盖臂43和轴22之间的整个空间，从而确保与磨损工具20或120的低点23之间的接触。

在图8和9的示例中，相对于壳体31或41的基准点R测量用于校准的高度H。然后，在工作中，有用的是具有动态基准构件例如辊10以确保磨损工具的工作深度。

更一般地，校准方法通常可以限于以下步骤：

-使磨损工具的低点与基准表面接触(步骤202)；

-当磨损工具的低点与基准表面接触时，自动测量与磨损工具定位有关的位置变量的值(步骤210)；

-基于基准曲线f1，根据测量到的值确定磨损工具定位的理论竖直分量(步骤220)；

-通过将基准曲线f1移动与前面确定的理论竖直分量相等的值ΔP，确定磨损工具定位的竖直分量和与磨损工具定位相关的位置变量之间的对应曲线f2(步骤240)。

可以理解，机械4、4'或4"首先放置在校准位置，在该校准位置，磨损工具20或120与基准表面5或45接触，该基准表面根据实施例与基准构件10靠置的基准表面5相同或不同。

根据基准表面5是否松散，可以添加补充调整参数C以补偿基准构件10的下陷。例如，在压实辊的情况下，圆柱形主体可以在其整个表面上具有均匀分布的齿，这些齿突出一段径向距离C。在松散表面上，这些齿将下陷，直到主体表面与松散表面接触为止。此时，该方法应包括添加用于校正定位竖直分量P的校正因子C的步骤。

如前所述，可以理解的是，术语“位置变量”可以指：

-在相对辊、轮(工作或运输支撑轮、太阳轮或骨架轮类型的驱动轮)类型的与土地接触的基准构件测量的情况下的角位移或延长；

-如在光学传感器的情况下，例如在框架上获取的基准点与土地之间测量到的总高度；

-例如在框架上获取的基准点与触探器之间的总高度。

所研究的位置变量与磨损工具的定位于是直接(在光学传感器和触探器的示例中)或间接(在与土地接触的基准构件的示例中)相关联。

Claims (17)

1.一种用于农业机械磨损工具(20；120)高度校准的校准方法，农业机械包括所述磨损工具(20；120)，所述校准方法包括如下步骤：

-使磨损工具(20；120)与基准表面(5；45)接触(步骤202)；

-当磨损工具(20；120)与基准表面(5；45)接触时，测量与磨损工具定位有关的位置变量(A；L；H)的值(A2；A4)(步骤210)；

-基于基准曲线(f1)，根据测量到的值(A2；A4)确定磨损工具(20；120)定位的理论竖直分量(P2；P4)(步骤220)；

-通过将基准曲线(f1)移动与前面确定的理论竖直分量(P2；P4)相等的值(ΔP)，确定磨损工具(20；120)定位的竖直分量(P(A))和与磨损工具(20；120)定位相关的位置变量(A；L；H)之间的对应曲线(f2)(步骤240)。

2.根据权利要求1的校准方法，其中，农业机械包括用于与基准表面(5)接触的基准构件(10)，基准表面是土地(5)。

3.根据上述权利要求中任一项所述的校准方法，其中，校准方法包括将基准构件(10)放置到基准表面(5)上的步骤(步骤201)。

4.根据权利要求2或3所述的校准方法，其中，基准构件包括耕作辊(10)、驱动轮、工作支撑轮或运输支撑轮。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的校准方法，其中，用于感测基准构件(10)相对于农业机械的框架(6)位置的位置传感器(14)是角度传感器，和/或所述位置变量是角度(A)。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的校准方法，其中，用于感测基准构件(10)相对于农业机械的框架(6)位置的位置传感器(14)是拉伸传感器，和/或所述位置变量是能根据基准构件(10)的位置变化的长度(L)。

7.根据权利要求1所述的校准方法，其中，农业机械包括遥测构件(30)，基准表面是土地(5)。

8.根据权利要求7所述的校准方法，其中，遥测构件(30)是光学传感器，例如激光测量构件，或超声波测量构件。

9.根据权利要求1所述的校准方法，其中，农业机械包括接触测量构件(40)，基准表面(45)属于接触测量构件(40)。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的校准方法，其中，位置变量是高度(H)，所述校准方法包括使用遥测构件(30)或接触测量构件(40)测量高度(H)的步骤。

11.根据上述权利要求中任一项所述的校准方法，其中，校准方法包括估计和/或显示工作能达最大深度的步骤、和/或估计和/或显示磨损工具剩余使用寿命的步骤。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的校准方法，其中，磨损工具(20；120)是围绕竖直轴线(22)工作的旋转工具，优选是至少一个刀片(21)。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的校准方法，其中，磨损工具(20；120)是围绕横向于竖直轴线的轴线工作的旋转工具，优选是圆盘开沟器。

14.根据上述权利要求中任一项所述的校准方法，其中，基准曲线(f1)是磨损工具在崭新状态或先前磨损状态下的高度随位置变量变化的预记录曲线。

15.一种用于调整磨损工具高度的调整方法，所述调整方法包括根据前述权利要求中任一项所述的校准方法的初步校准步骤，所述调整方法能包括以下步骤：

-输入所需的工作深度(Pn)；

-按照对应曲线(f2)确定与工作深度(Pn)相对应的基准构件(10)的所需位置(An)。

-改变磨损工具的高度直至达到基准构件(10)的所需位置(An)。

16.一种计算机程序，包括一些指令，当在所述农业机械上执行所述指令时，所述指令用于实施根据权利要求1至14中任一项所述的用于农业机械磨损工具(20；120)高度校准的校准方法的步骤。

17.一种农业机械，包括磨损工具(20；120)、基准构件(10)和配置成实施根据权利要求1至14中任一项所述的校准方法的控制单元(9)。

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