CN111837602B - 具有刀杆负载感测的收割机控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种收割机，包括：底盘；用于推进所述收割机的发动机；安装在底盘的前部上的割台；刀杆，所述刀杆设置在所述割台上，以在所述收割机的操作期间切割农作物；在底盘上的多个机具，所述多个机具被构造成便于处理有刀杆切割的农作物；至少一个刀杆负载传感器，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述割台上并且被构造成收集刀杆负载数据，所述刀杆负载数据表示刀杆上的由切割农作物引起的负载；以及控制器，所述控制器以可操作的方式联接到至少一个刀杆传感器。控制器被配置成接收所述刀杆负载数据、基于所述刀杆负载数据确定刀杆负载值、以及基于所述刀杆负载值生成用于与所述机具中的至少一个相关联的操作参数的调节命令。

Description

具有刀杆负载感测的收割机控制系统
技术领域
本公开总体上涉及例如联合收割机的农用收割机，并且更具体地涉及用于提高收割操作的系统。
背景技术
农用收割机包括被设计成从地面切割和收集农作物的割台。在联合收割机中，收割机对农作物进行脱粒，将谷粒与其它物料分离，清洁谷粒，将谷粒存储在粮箱中，并且最终将谷粒从粮箱转移到诸如谷粒推车或谷粒货车的随附的车辆。在草料收割机中，农作物被切割、加速并吹入到运输车辆的容器中；在割晒机中，农作物被切割并成条地堆放在田地上。收割机的操作相对复杂，并且具有参数的多个系统通常可由操作者调节或修改以提高性能，但是监测和实施这些操作参数调节可能是具有挑战性的。
发明内容
本公开提供了一种用于监测刀杆负载值并基于刀杆负载值控制收割机的收割操作参数的收割机控制系统和方法。
在一个方面中，本公开提供了一种收割机，所述收割机具有：底盘；发动机，所述发动机安装在底盘上以推进所述收割机；割台，所述割台安装在所述底盘的前部上；刀杆，所述刀杆布置在所述割台上并且被构造成在所述收割机的操作期间切割农作物；在底盘上的多个机具，所述多个机具被构造成便于处理由刀杆切割的农作物；至少一个刀杆负载传感器，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述割台上并且被构造成收集刀杆负载数据，所述刀杆负载数据表示所述刀杆上的由切割农作物所引起的负载；以及控制器，所述控制器以可操作的方式联接到所述至少一个刀杆传感器。所述控制器被配置成接收刀杆负载数据，基于刀杆负载数据确定刀杆负载值，以及基于刀杆负载值生成用于与机具中的至少一个相关联的操作参数的调节命令。
在另一方面中，本公开提供一种用于收割机的收割机控制系统，所述收割机被构造成利用布置在割台上的刀杆和与处理切割的农作物相关联的多个机具来切割农作物。收割机控制系统包括至少一个刀杆负载传感器，所述至少一个刀杆负载传感器布置在割台上并且被构造成收集刀杆负载数据，所述刀杆负载数据表示刀杆上的由切割农作物所引起的负载。收割机控制系统还包括以可操作的方式联接到所述至少一个刀杆传感器的控制器。所述控制器被配置成接收所述刀杆负载数据，基于所述刀杆负载数据确定刀杆负载值，以及基于所述刀杆负载值生成用于所述机具中的至少一个的调节命令。
在附图和下面的描述中阐述了一个或多个实施例的细节。从说明书、附图和权利要求书中，其它特征和优点将变得显而易见。
附图说明
图1是包括根据本公开的收割机控制系统的呈示例性农用联合收割机形式的收割机的示意性正视图；
图2是根据本公开的图1的示例性收割机的示意性平面图；
图3是图1的示例性收割机的割台的第一局部视图，在该割台上利用根据本公开的收割机控制系统实施刀杆负载感测；
图4是图1的示例性收割机的割台的第二局部视图，在该割台上利用根据本公开的收割机控制系统实施刀杆负载感测；
图5是图1的示例性收割机的割台的第三局部视图，在该割台上利用根据本公开的收割机控制系统实施刀杆负载感测；
图6是图1的示例性收割机的割台的第四局部视图，在该割台上利用根据本公开的收割机控制系统实施刀杆负载感测；以及
图7是根据本公开的用于控制图1的收割机的操作参数的示例性收割机控制系统的示意图。
在各个附图中相同的附图标记表示相同的元件。
具体实施方式
下面描述如上面简要描述的图中的附图中所示的所公开的收割机控制系统和方法的一个或多个示例性实施方式。本领域技术人员可以设想对示例性实施方式的各种修改。
如本文所使用的，除非另外限制或修改，具有由连接性术语(例如，“和”)分开并且前面还有短语“……中的一个或多个”或“……中的至少一个”的元件的列表指示可能包括该列表中的单独元件或其任何组合的构造或装置。例如，“A、B和C中的至少一个”或“A、B和C中的一个或多个”表示仅A、仅B、仅C、或A、B和C中的两个或更多个的任意组合(例如，A和B；B和C；A和C；或A、B和C)的可能性。
此外，在详细描述本公开时，可以使用方向和取向的术语，例如“向前”、“前”、“向后”、“后”、“侧向”、“水平”和“竖直”。这些术语至少部分地相对于作业车辆或机具在使用期间行进的方向来定义。例如，术语“向前”和“前”(包括“前”和任何进一步的派生词或变型)是指与行进的主要方向相对应的方向，而术语“向后”和“后”(以及派生词和变型)是指相反的方向。术语“纵向轴线”也可以指沿前后方向延伸的轴线。相比之下，术语“侧向轴线”可以指垂直于纵向轴线并且在水平面(即包括纵向轴线和侧向轴线的平面)中延伸的轴线。如本文所出现的术语“竖直”是指与包括前后轴线和侧向轴线的水平面正交的轴线或方向。
本公开提供了一种改进的收割机控制系统，其用于农用联合收割机和其它收割机中，以增强收割机操作并增强农作物收集。本文所公开的收割机控制系统可以理解为在切割农作物时收集和监测刀杆上的负载，以及基于刀杆负载值主动地控制联合收割机的各种操作参数。通过本文所公开的改进的系统和方法，收割机操作参数可以被连续地设定和调节以增强农作物收集。
在各种实施例中，控制系统使用一个或多个刀杆负载传感器收集并监测刀杆负载值。刀杆负载值被评估并用于修改各种操作参数，包括与多个收割机元件相关联的参数，所述收割机元件包括发动机、割台、进料室、凹板、风扇、筛子、谷壳筛、杂穗升运器、残留物子系统以及其它收割机元件。
现在参考图1和图2，收割机控制系统100可以通过示例性农用联合收割机102被实施，或者相对于各种其它农用收割机(例如，草料收割机或割晒机)被实施。如下文更详细地描述的，收割机控制系统100至少部分地被体现为控制器104，所述控制器104控制和/或促进收割机102的各个方面的操作。
如图所示，示例性联合收割机102包括具有接地轮108或履带的底盘106。轮108可旋转地安装到底盘106，并与地面接合以沿行进方向T推进联合收割机102。同样安装到底盘106的操作者驾驶室110容纳操作者以及用于控制收割机102的各种装置，例如一个或多个操作者输入装置112和/或显示装置114，如下所述。
收割机102的轮108和其它装置由内燃机116或其它动力源提供动力。如下文更详细地描述的，发动机116可以基于来自操作者和/或控制器104的命令操作，所述命令在一些示例中包括用于实施收割机控制系统100的多个方面。
割台118安装在联合收割机102的底盘106的前部处，以从田地切割和收集农作物物料。割台118由枢转地安装到底盘106的进料室120支撑。如下所述，割台118包括支撑刀杆124的机架122，该刀杆124基本上延伸跨过割台118的长度并且用于沿地面切割农作物。如图1中示意性地示出的，割台118可以包括一个或多个刀杆负载传感器126、127、128。
在一个示例中，刀杆负载传感器126、127、128可以安装到割台118或以其它方式与割台118相关联，以便收集与刀杆124上的“负载”相关联的数据，作为切割农作物所需的力的指示。例如，由刀杆负载传感器126、127、128测量的较高负载指示正在由刀杆124切割的农作物较厚、较密实或以其它方式较难于切割，而由刀杆负载传感器126、127、128测量的较低负载指示正在由刀杆124切割的农作物较薄、较不密实或以其它方式较易于切割。刀杆负载传感器126、127、128将刀杆负载数据提供给控制器104，以用在收割机控制系统100中，如以下更详细描述的。下面提供关于刀杆124的额外信息，特别是关于确定和利用刀杆124上的刀杆负载值的额外信息。
割台118还可以包括用于从刀杆124收集切割物料的机构。在该示例中，割台118包括螺旋输送器130，所述螺旋输送器130将切割的农作物物料朝向割台118的中心输送。其它示例可以包括一个或多个输送机。
割台118可以包括割台致动器132，所述割台致动器132用于相对于地面和/或沿前进方向和向后方向重新定位割台118。割台致动器132以及与割台118相关联的其它致动器可以基于来自操作者和/或控制器104的命令来操作，所述操作在一些示例中包括实施收割机控制系统100的多个方面。
进料室120可以包括例如倾斜的输送机(未示出)，所述输送机用于将切割的农作物物料从割台118输送到联合收割机102的主体中。进料室120的输送机以及与进料室120相关联的任何其它致动器(例如，用于重新定位进料室120)可以基于来自操作者和/或控制器104的命令来操作，所述命令在一些示例中包括实施收割机控制系统100的多个方面。
在经过引导辊或进料加速装置134之后，来自进料室120的农作物物料到达大体前后定向的脱粒装置或清选机136。其它实施例可以包括侧向定向的脱粒装置或其它方式定向的脱粒装置(未示出)。在所示的实施例中，清选机136包括转动体138，在所述转动体138上安装有各种脱粒元件。转动体138在一个或多个磨碎的或过筛的脱粒篮或凹板140上方旋转，使得在转动体138与凹板140之间通过的农作物物料至少部分地被分离成谷粒和谷壳(或其它“谷粒以外的物料”(MOG))。凹板140可以利用一个或多个凹板致动器142(示意性地示出)被打开和/或关闭。凹板致动器142以及与凹板140相关联的其它致动器可以基于来自操作者和/或控制器104的命令操作，所述命令在一些示例中包括实施收割机控制系统100的多个方面。MOG被向后运送并且从转动体138与凹板140之间释放。在清选机136中分离的大部分谷粒(和一些MOG)通过凹板140中的孔向下掉落。
穿过凹板140的谷粒和MOG掉落(或主动地被进给)到清粮子系统(或清粮筛架(cleaning shoe))144中以进行进一步的清粮。清粮子系统144包括由马达148驱动的风扇146、以及筛子150和谷壳筛152，所述风扇146通常产生向后的气流。马达148(以及因此风扇146)可以基于来自操作者和/或控制器104的命令操作，所述命令在一些示例中包括实施收割机控制系统100的多个方面。筛子150和谷壳筛152通过致动装置154相对于底盘106悬挂，所述致动装置154可以包括安装到盘(或其它装置)上的枢转臂和摇臂。当风扇146吹动空气穿越并通过筛子150和谷壳筛152时，致动装置154可以引起筛子150和谷壳筛152(例如，经由摇臂的移动)的往复运动。筛子150和谷壳筛152的这种运动与来自风扇146的气流的结合通常导致较轻的谷壳在联合收割机102内被向上和向后吹送，而较重的谷粒通过筛子150和谷壳筛152掉落，并聚集在联合收割机102的基座附近的净谷粒槽156中。与筛子150和/或谷壳筛152相关联的致动装置154可以基于来自操作者和/或控制器104的命令来操作，所述命令在一些示例中包括实施收割机控制系统100的多个方面。
设置在净谷粒槽156中的净谷粒螺旋输送器158将物料运送到联合收割机102的一侧，并将谷粒存放在净谷粒升运器160的下端。由净谷粒升运器160提升的净谷粒被向上运送，直到所述净谷粒到达净谷粒升运器160的上部出口。然后，净谷粒被从净谷粒升运器160释放并掉落到粮箱162中。
然而，进入清粮子系统144的大多数谷粒没有被向后运送，而是向下通过谷壳筛152，然后通过筛子150。在由从风扇146到筛子150和谷壳筛152的后部的空气所运送的物料中，较小的MOG颗粒被从联合收割机102的后部吹出。较大的MOG颗粒和谷粒没有被从联合收割机102的后部吹走，而是从清粮子系统144上掉落。
被运送到谷壳筛152的后方的较重的物料从联合收割机102掉落出去。被运送到筛子150的后方的较重的物料掉落到盘上，然后通过重力以“残余物”的形式向下输送到谷粒残余物槽164中，这种呈“残余物”的形式的较重的物料典型地为谷粒和MOG的混合物。设置在残余物槽164中的残余物螺旋输送器166将谷粒残余物运送到联合收割机102的相反侧，并运送到谷粒杂穗升运器168中。
可以使用各种已知的传输机构(例如，螺旋输送器、皮带等)中的任一种传输机构，以与净谷粒升运器160相似或不同的方式构造杂穗升运器168。杂穗升运器168以及与杂穗升运器168相关联的另外的致动器(例如，用于调节升运器168的定位和/或速度)可以基于来自操作者和/或控制器104的命令来操作，所述命令在一些示例中包括实施收割机控制系统100的多个方面。
谷粒杂穗升运器168与残余物螺旋输送器166在谷粒杂穗升运器168的入口开口处连通，在所述入口开口处，谷粒残余物被接收以进行输送以进行另外的处理。在一个实施例中，链轮可以驱动链条，链条进而驱动叶片(paddle)，以便驱动用于谷粒杂穗升运器168的传送装置，但是其它示例可以具有不同的装置。在杂穗升运器168的顶端处，设置出口开口(或其它卸载位置)170(例如，用于返回到脱粒机)。
在被动式残余物实施方式中，谷粒杂穗升运器168将谷粒残余物向上运送，并将其存放在转动体138的前端部上，以被再次脱粒和分离。谷粒残余物然后被排出搅拌器172接纳，在所述排出搅拌器172处释放谷粒的剩余籽粒。现在分离的MOG被释放到联合收割机102的后面，以掉落在地面上呈料堆的形式，或者被递送到可以包括切碎机176和撒布机178的残留物子系统174，以由切碎机176切碎并由撒布机178撒布在田地上。可替代地，在主动式残余物实施方式中，谷粒杂穗升运器168可以将谷粒残余物向上递送到与清选机136分开的额外的脱粒单元(未示出)，并且在该额外的脱粒单元中，谷粒残余物在被递送到清粮子系统144前方的主农作物流之前被进一步脱粒。与残留物子系统174相关联的致动器(例如，切碎机176、撒布机178和/或用于可调节的参数的其它致动器)可以基于来自操作者和/或控制器104的命令操作，所述命令在一些示例中包括实施收割机控制系统100的多个方面。
除了刀杆负载传感器126、127、128之外，收割机102还可以包括多个传感器，该多个传感器特别是相对于收割机控制系统100便于操作。额外的传感器可以包括一个或多个清选机损耗传感器、清粮筛架损耗传感器、地面速度传感器、发动机传感器、位置传感器、转动体速度传感器、脱粒间隙传感器、谷粒产量传感器、脱粒负载传感器、净谷粒质量传感器、秸秆质量传感器、割台高度传感器、进料室质量流量传感器等。在特定示例中，收割机102的传感器可以包括多个反馈和/或位置传感器，所述反馈和/或位置传感器便于收割机102的各种致动器的操作和控制。
如上所述，收割机102包括位于驾驶室110中的操作者输入装置112，所述操作者输入装置112使操作者能够与控制器104、收割机控制系统100和/或收割机102的其它系统、子系统、元件和机具交互。操作者输入装置112包括一个或多个用户接口机构，所述用户接口机构包括控制杆、操纵杆、方向盘、踏板、按钮、音频装置、触觉装置等。
收割机102还包括显示装置114，所述显示装置位于驾驶室110中(或远程地)与控制器104通信，并被配置成向操作者呈现与收割机102相关联的信息，如以下更详细地讨论的，所述信息包括与收割机控制系统100相关联的信息。显示装置114可以采用任何适当的形式，包括平板显示装置、LED、仪表等。在一些示例中，操作者输入装置112可以以显示在显示器上的输入机制的形式并入到显示装置114中，所述输入机制例如为链接、图标或利用触摸屏或其它协作用户输入机制实现的其它用户可致动机制。
如上所述，控制器104特别便于收割机控制系统100的实施，其中刀杆负载被用于修改收割机102的一个或多个操作参数。虽然控制器104被示出位于收割机102上，但是多方面可以远程定位并且与收割机102通信。关于收割机控制系统100的额外的信息将在下面关于图7提供。
更一般地，控制器104被设置成作为用于收割机控制系统100的专用控制器104和/或作为用于收割机102的主控制器104来控制收割机102的各种操作方面。控制器104可以接收来自多个源的输入，包括经由操作者输入装置112的来自操作者的输入和来自收割机102机载或远程的各种传感器、单元和系统的输入；并且作为响应，控制器104生成由收割机102的各种系统执行的一种或多种类型的命令。
广泛地，控制器104可以被配置为具有相关联的处理器装置和存储器架构的计算装置、硬接线计算电路(或多个电路)、可编程电路、液压控制器、电控制器或电动液压控制器或其他。这样，控制器104可以被配置为执行关于收割机102(或其它机械)的各种计算和控制功能。在一些实施例中，控制器104可以被配置为接收各种格式(例如，作为液压信号、电压信号、电流信号等)的输入信号，并且输出各种格式(例如，作为液压信号、电压信号、电流信号、机械运动等)的命令信号。在一些实施例中，控制器104(或其一部分)可以被配置为液压部件(例如，阀、流动管线、活塞和缸等)的组件，使得各种装置(例如，泵或马达)的控制可以利用并基于液压、机械或其它信号和运动来实施。
控制器104可以与收割机102(或其它机械)的各种其它系统或装置进行电子、液压、机械或其它通信。例如，控制器104可以与各种致动器、传感器和收割机102内(或外)的其它装置(包括与泵、控制阀等相关联的各种装置)进行电子或液压通信。控制器104可以以各种已知方式(包括经由收割机102的CAN总线(未示出)、经由无线或液压通信装置或其它方式)与其它系统或装置(包括其它控制器)通信。现在参照图3-6，其中图3-6是割台118的局部等距视图，其中一部分被去除以更好地示出收割机控制系统100的协作方面。首先，在图3-6的视图中示出了割台118的一侧，尽管割台118的另一侧可以具有类似(或不同)的构造。
如图所示，割台118由机架122支撑，所述机架122被构造成经由安装装置190安装到收割机102的底盘106。机架122通常相对于行进方向在横向方向或侧向方向上延伸，并且支撑割台118的各种元件，包括布置在机架前端上的刀杆124。
如示出了割台118的一侧的局部后视图的图3中最佳示出的，主驱动轴192延伸跨过机架122的至少一部分。尽管未示出，主驱动轴192的第一端可以联接到来自收割机102的动力源，例如从发动机116接收扭矩的PTO轴或副轴。主驱动轴192的另一端联接到刀杆驱动组件194。
通常，刀杆驱动组件194接收来自驱动轴192的扭矩并传递动力以驱动刀杆124。可以设置任何合适的装置。在一个示例中，刀杆124延伸跨过机架122的长度，并且刀杆124的每侧由定位在割台118的侧向端部上的相应的刀杆驱动组件194驱动。如上所述，刀杆124从田地切割农作物，并且割台118(例如，作为输送机和螺旋输送器)将农作物进给到进料室120，该进料室120将所述农作物传送到收割机102的内部，在所述收割机的内部，如上所述，农作物被脱粒、分离和清洁。
如图4-6中最佳示出的刀杆驱动组件194包括支撑各种元件的基座板196。具体地，刀杆驱动组件194包括第一变速箱198，所述第一变速箱198操作以在纵向方向上将来自主驱动轴192的动力在侧向方向上传递到驱动杆200。驱动杆200在纵向方向上从第一变速箱198延伸到第二变速箱202。
如图5和图6中最佳示出的，在图5和图6中，第二变速箱202的壳体已经被移除，第二变速箱202用于将动力从驱动杆200传递到刀杆124。特别地，第二变速箱202可以包括偏心驱动轮或其它动力传递机构，所述偏心驱动轮或其它动力传递机构使得来自驱动杆200的扭矩能够被转换成刀杆124的往复线性运动。尽管装置可以变化，但是在一些示例中，刀杆124可以包括刀具元件和复位操纵元件(counter element)，使得第二变速箱202以往复运动方式驱动刀具元件以抵靠复位操纵元件切割农作物。随后，农作物物料被从割台118输送到进料室120中，并且进入到收割机102中以进行处理，如上文详述的。
如上所述和图4中示意性示出的，刀杆驱动组件194包括一个或多个刀杆负载传感器126、127、128，所述一个或多个刀杆负载传感器126、127、128用于收集与刀杆124在切割农作物时所遇到的负载相关联的数据。在一个实施例中，刀杆负载传感器126、127、128包括与第二变速箱202相关联的第一刀杆负载传感器126、与驱动杆200相关联的第二刀杆负载传感器127以及与第一变速箱198相关联的第三刀杆负载传感器128。
第二变速箱202上的第一刀杆负载传感器126可以被实施为第二变速箱202上的压力传感器。特别地，第一刀杆负载传感器126可以位于第二变速箱202内部，以收集表示刀杆124所遇到的负载的压力信息。
驱动杆200上的第二刀杆负载传感器127可以被实施为驱动杆200上的扭矩传感器和/或速度传感器。特别地，第二刀杆负载传感器127可以位于驱动杆200上，以收集表示刀杆124上的经由第二变速箱202的负载的扭矩和/或速度信息。
第一变速箱198上的第三刀杆负载传感器128可以被实施为第一变速箱198上的压力传感器。特别地，第三刀杆负载传感器128可以位于第一变速箱198的内部，以收集表示刀杆124所遇到的经由驱动杆200和第二变速箱202的负载的压力信息。
尽管描述了三个刀杆负载传感器126、127、128，但是可以省略传感器126、127、128中的一个或多个。在一些示例中，来自传感器126、127、128的数据可以被融合以提供增强的负载数据和/或提高所得到的负载值的置信度。此外，在其它示例中，可以提供额外的或替代的传感器。通常，割台118上的收集数据的任何传感器都可以被收割机控制系统100使用，其中从所述数据可以导出刀杆负载值。
现在参考图7，其中图7是根据实施例的收割机控制系统100的多个部分的功能块数据流程图。如上所述，收割机控制系统100可以被认为包括控制器104、收割机102的一个或多个系统或子系统(例如，发动机116、割台118、进料室120、凹板140、风扇146、筛子150、谷壳筛152、杂穗升运器168、残留物子系统174和其它收割机元件)的一个或多个致动装置、一个或多个传感器(例如，传感器126、127、128)，以及在一些示例中，操作者输入装置112和显示装置114。
关于图7的收割机控制系统100，控制器104可以被组织为一个或多个功能单元或模块310、320(例如，软件、硬件或其组合)。如可以理解的，图7中所示的模块310、320可以被组合和/或进一步划分以执行与这里描述的功能类似的功能。作为示例，模块310、320中的每一个都可以利用诸如处理器302和存储器304的处理架构以及合适的通信接口来实现。例如，控制器104可以基于存储在存储器304中的程序或指令来实现具有处理器302的模块310、320。在该示例中，控制器104包括负载模块310和功能模块320。
收割机控制系统100的操作可以由操作者手动启动，在启动刀杆124的操作时自动启动，和/或在确定刀杆124上的负载已经达到确定值(例如，表示刀杆124正在切割农作物)时自动启动。
如图所示，在操作期间，控制器104接收表示刀杆124上的负载的数据306。具体地，负载模块310从一个或多个刀杆负载传感器126、127、128接收刀杆负载数据306。负载模块310接收刀杆负载数据并确定刀杆124上的负载值。具体地，根据刀杆负载数据的性质(例如，压力值、扭矩值、应变值等)，负载模块310将数据转换成表示刀杆124上的负载的相应刀杆负载值。负载模块310可以执行对刀杆负载数据的各种类型的调节、平滑和/或过滤，以便确定刀杆负载值。刀杆负载值312被提供给功能模块320。在一些情况下，刀杆负载值312可以被保存在存储器304中和/或提供给显示装置114以显示给操作者。
功能模块320接收刀杆负载值312并相对于与收割机102相关联的操作参数进行考虑来评估刀杆负载值312。特别地，功能模块320可以通过将刀杆负载值312与操作参数阈值进行比较，相对于存储在存储器304中的各种操作参数阈值来评估刀杆负载值312。由功能模块320考虑的这种操作参数阈值可以包括例如与发动机116、割台118、进料室120、凹板140、风扇146、筛子150、谷壳筛152、杂穗升运器168、残留物子系统174和/或其它收割机系统、子系统和部件相关联的阈值。对于每个操作参数，操作参数阈值可以相同或不同。此外，操作参数阈值可以是“最大”阈值(例如，在其之上相关联的操作参数被调节的阈值)或“最小”阈值(例如，在其之下相关联的操作参数被调节的阈值)。
当刀杆负载值312满足相应的操作参数阈值时，功能模块320可以启动相关联的操作参数的调节或修改。特别地，功能模块320可以访问存储在存储器304中的一个或多个调节算法、模型或表格，对于相应的刀杆负载值312，所述一个或多个调节算法、模型或表格提供用于相关联的操作参数的相应调节命令322。这样的调节命令322可以是迭代的、成比例的、绝对的和/或在刀杆负载值312和由调节命令322表示的期望操作参数之间具有任何合适的关系。在一些实施例中，由功能模块320考虑的操作参数阈值和相应的调节可以是农作物特定的，使得由功能模块320选择和利用的算法、模型和/或表格取决于正在收割的农作物的类型。农作物的类型可以由操作者选择(例如，经由操作者输入装置112)和/或自动确定(例如，基于传感器读数)。此外，可以相对于除了(或结合)刀杆负载值312之外的参数(例如，地面速度、位置等)生成调节命令322。
这样，响应于刀杆负载值312，功能模块320可以产生用于与收割机元件相关联的一个操作参数的一个调节命令322或与用于多个收割机元件的操作参数相关联的多个调节命令322。下面提供更具体的示例。
在一个示例中，功能模块320将调节命令322提供给相关联的收割机元件以用于自动实施。在一些示例中，功能模块320提供一种形式的调节命令322作为建议的调节命令显示元素，以经由显示装置114呈现给操作者。作为响应，操作者可以手动地进行建议的调节或认可建议的调节以由收割机控制系统100进行实施。
如上所述，可以基于刀杆负载值312生成用于多个操作参数的调节命令322。例如，功能模块320可以向上文说明的各种致动器装置中的任一个发出调节命令322，以对收割机102的农作物处理部件(例如，割台部件、脱粒部件、清洁部件等)进行调节。下面提供了示例。
在一个实施例中，可以为割台致动器132生成调节命令322以重新定位割台118，例如升起或者降下割台118。在一个示例中，收割机控制系统100生成用于割台致动器132的调节命令322，以在刀杆负载值312相对较高时升起割台118，并且在刀杆负载值312相对较低时降下割台118。可以提供基于刀杆负载值312的用于割台118的其它调节程序和序列。
在另一个实施例中，可以为一个或多个致动器生成调节命令322以重新定位进料室120，例如升起或降下进料室120和/或增加或减小进料室输送机的速度。在一个示例中，收割机控制系统100生成调节命令322以在刀杆负载值312相对较高时升起进料室120和/或增加进料室输送机的速度，并且在刀杆负载值312相对较低时降下进料室120和/或减小进料室输送机的速度。可以提供基于刀杆负载值312的用于进料室120的其它调节程序和序列。
在另一个实施例中，可以为马达148生成调节命令322以调节风扇146的速度。在一个示例中，收割机控制系统100生成调节命令322以在刀杆负载值312相对较高时增加风扇146的速度以保持通过收割机102的物料流，并且在刀杆负载值312相对较低时减小风扇146的速度。可以提供基于刀杆负载值312的用于风扇146的其它调节程序和序列。
在另外的实施例中，可以为筛子150和/或谷壳筛152的致动装置154生成调节命令322以对筛子150和/或谷壳筛152进行调节。在一个示例中，收割机控制系统100生成调节命令322以在刀杆负载值312相对较高时增加筛子150和/或谷壳筛152的运动速度和/或运动程度，并且在刀杆负载值312相对较低时降低筛子150和/或谷壳筛152的运动速度和/或运动程度。作为另一个示例，如果刀杆负载值312相对较高，则调节命令322可以增加谷壳筛152的开度以减少谷粒损失。可以提供基于刀杆负载值312的用于筛子150和/或谷壳筛152的其它调节程序和序列。
在另一个实施例中，可以为杂穗升运器168生成调节命令322，以调节杂穗升运器168的速度。在一个示例中，收割机控制系统100生成调节命令322以在刀杆负载值312相对较高时增加杂穗升运器168的速度，并且在刀杆负载值312相对较低时降低杂穗升运器168的速度。可以提供基于刀杆负载值312的用于杂穗升运器168的其它调节程序和序列。
在另一实施例中，可以为凹板致动器142生成调节命令322以调节凹板140的打开和关闭。在一个示例中，收割机控制系统100生成调节命令322以在刀杆负载值312相对较高时增加凹板140的开口程度，并且在刀杆负载值312相对较低时减小凹板140的开口程度。可以提供基于刀杆负载值312的用于凹板140的其它调节程序和序列。
在另一实施例中，可以为发动机116生成调节命令322以调节发动机116的速度。在一个示例中，收割机控制系统100生成调节命令322以在刀杆负载值312相对较高时增加发动机116的速度，以使得增加的动力能够驱动处理部件(例如，脱粒转动体138、排出搅拌器172、切碎机176、进料室120、风扇146等)，并且在刀杆负载值312相对较低时减小发动机116的速度。可以提供基于刀杆负载值312的用于发动机116的其它调节程序和序列。
在另一个实施例中，可以为与残留物子系统174相关联的致动器生成调节命令322，以调节残留物子系统174的参数(例如，速度或位置)。可以提供基于刀杆负载值312的用于残留物子系统174的各种调节程序和序列。作为一个示例，当刀杆负载值312相对较高时，撒布机178可以被修改以增加撒布宽度，从而保持或增强收割机102后方的撒布图案。
另外，刀杆负载值312和/或调节命令322可以被提供给收割机102上的另外的系统或远离所述收割机102的另外的系统。例如，刀杆负载值312和/或调节命令322可以被提供给产量映射系统，该产量映射系统使得能够将负载值与所计算的农作物产量进行比较并且能够进行机器学习以用于增强的产量预测。
在一些实施例中，显示装置114可以显示与操作者和联合收割机102的操作相关的各种信息，例如刀杆124上的当前负载和/或针对收割机102的建议的或实施的调节。在一个实施例中，控制器104输出如上文所列的控制和调节联合收割机102的操作参数的控制信号。
因此，本文讨论的实施例提供了一种用于控制农用收割机的操作参数的收割机控制系统和/或方法，其改进了收割机的操作和/或农作物收集结果。为了简化操作，使操作者免于基于不足的数据连续尝试进行调节评估，并提供最佳结果，收割机设置有用于自动(或建议)调节各种元件、系统或子系统的操作参数的系统。所述调节进行操作以保持或增强农作物物料通过收割机的收集和流动。尽管上文呈现了收割机的各种示例性特征，但应理解，联合收割机可以包括其它元件或构造，和/或可以以其它类型的收割机实施。
尽管已经参考示例性实施例描述了本公开，但是本领域技术人员将认识到，在不背离所要求保护的主题的精神和范围的情况下，可以在形式和细节上进行改变。例如，尽管不同的示例性实施例可能已被描述为包括提供一个或多个益处的一个或多个特征，但是可以设想，在所描述的示例性实施例或其它替代实施例中，所描述的特征可以彼此互换，或者替代地彼此组合。因为本公开的技术相对复杂，所以技术中的所有变化并非都是可预见的。参考示例性实施例描述并在以下的权利要求中阐述的本公开显然旨在尽可能宽泛。例如，除非特别指出，否则引用单个特定元件的权利要求也包含多个这样的特定元件。
此外，提供了如下实施例，其编号是为了方便参考：
1.一种收割机，包括：底盘；发动机，所述发动机安装在所述底盘上以推进所述收割机；割台，所述割台安装在所述底盘的前部上；刀杆，所述刀杆布置在所述割台上并且被构造成在所述收割机的操作期间切割农作物；在所述底盘上的多个机具，所述多个机具被构造成便于处理由所述刀杆切割的农作物；至少一个刀杆负载传感器，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述割台上并且被构造成收集刀杆负载数据，所述刀杆负载数据表示所述刀杆上的由切割所述农作物引起的负载；以及控制器，所述控制器以可操作的方式联接到所述至少个刀杆传感器，所述控制器被配置成：接收所述刀杆负载数据，基于所述刀杆负载数据确定刀杆负载值，以及基于所述刀杆负载值生成对于与所述机具中的至少一个相关联的操作参数的调节命令。
2.根据权利要求1所述的收割机，其中，所述割台包括：机架，所述刀杆安装在所述机架上；驱动轴，所述驱动轴由所述机架支撑；以及刀杆驱动组件，所述刀杆驱动组件安装在所述机架上并且被构造成将来自所述驱动轴的动力传递到所述刀杆。
3.根据权利要求2所述的收割机，其中，所述至少一个刀杆负载传感器安装在所述刀杆驱动组件上。
4.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述刀杆驱动组件包括至少一个变速箱，所述至少一个刀杆负载传感器结合到所述至少一个变速箱中。
5.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述刀杆驱动组件包括联接到所述驱动轴的第一变速箱、联接到所述刀杆的第二变速箱、以及在所述第一变速箱与所述第二变速箱之间延伸的驱动杆，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述驱动杆上。
6.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述刀杆驱动组件包括联接到所述驱动轴的第一变速箱、联接到所述刀杆的第二变速箱、以及在所述第一变速箱与所述第二变速箱之间延伸的驱动杆，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述第一变速箱上。
7.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述刀杆驱动组件包括联接到所述驱动轴的第一变速箱、联接到所述刀杆的第二变速箱、以及在所述第一变速箱与所述第二变速箱之间延伸的驱动杆，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述第二变速箱上。
8.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述多个机具包括割台致动器，所述割台致动器被构造成重新定位所述割台，并且其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成作为所述操作参数的用于重新定位所述割台的调节命令。
9.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述多个机具包括进料室，所述进料室被构造成从所述割台收集切割的农作物，并且其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述进料室相关联的操作参数的调节命令。
10.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述多个机具包括风扇，所述风扇被构造成便于处理切割的农作物，并且其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述风扇相关联的操作参数的调节命令。
11.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述多个机具包括筛子和谷壳筛，所述筛子和所述谷壳筛被构造成便于处理切割的农作物，并且其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述筛子和所述谷壳筛中的至少一个相关联的操作参数的调节命令。
12.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述多个机具包括杂穗升运器，所述杂穗升运器被构造成便于处理切割的农作物，并且其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述杂穗升运器相关联的操作参数的调节命令。
13.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述多个机具包括至少一个凹板，所述至少一个凹板被构造成便于处理切割的农作物，并且其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述至少一个凹板相关联的操作参数的调节命令。
14.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述发动机相关联的操作参数的调节命令。
15.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述多个机具包括残留物子系统，所述残留物子系统被构造成便于处理切割的农作物，并且其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述残留物子系统相关联的操作参数的调节命令。
如本领域技术人员将理解的，所公开的主题的某些方面可以体现为方法、系统(例如，包括在作业车辆中的作业车辆控制系统)或计算机程序产品。因此，某些实施例可以完全被实施为硬件、完全被实施为软件(包括固件、驻留软件、微代码等)或者被实施为软件和硬件(和其它)方面的组合。此外，某些实施例可以采取计算机可用存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机可用存储介质具有在该介质中实施的计算机可用程序代码。
可以利用任何合适的计算机可用或计算机可读介质。计算机可用介质可以是计算机可读信号介质或计算机可读存储介质。计算机可用或计算机可读存储介质(包括与计算设备或客户端电子设备相关联的存储设备)可以是例如但不限于电子、磁、光、电磁、红外或半导体系统、装置或设备，或前述的任何合适的组合。计算机可读介质的更具体的示例(非穷举列表)将包括以下：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、光存储设备。在本文的上下文中，计算机可用或计算机可读存储介质可以是任何有形介质，其可以包含或存储由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
计算机可读信号介质可以包括例如在基带中或者作为载波的一部分传播的数据信号，该传播的数据信号具有在其中体现的计算机可读程序代码。这种传播的信号可以采取多种形式中的任何一种，包括但不限于电磁、光或其任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是非暂时性的，并且可以是任何计算机可读介质，该计算机可读介质不是计算机可读存储介质并且可以传送、传播或传输由指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合使用的程序。
在此描述的某些实施例的各方面可以参考根据本发明的实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图图示和/或方框图进行描述。将理解的是，任何这样的流程图图示和/或方框图的每个方框以及在这样的流程图图示和/或方框图中的方框的组合可以由计算机程序指令来实现。可以将这些计算机程序指令提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或方框图一个或多个方框中指定的功能/动作的装置。
这些计算机程序指令还可以被存储在计算机可读存储器中，该计算机可读存储器可以指导计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括执行流程图和/或方框图一个或多个方框中指定的功能/动作的指令的制品。
计算机程序指令还可以被加载到计算机或其它可编程数据处理装置上，以使得在计算机或其它可编程装置上执行一系列操作步骤，以产生计算机所实现的过程，使得在计算机或其它可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或方框图一个或多个方框中指定的功能/动作的步骤。
附图中的任何流程图和方框图，或者上面的类似讨论，可以示出根据本公开的各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的架构、功能和操作。在这点上，流程图或方框图中的每个方框可以代表代码的模块、区段或部分，所述代码包括用于实现指定的逻辑功能(一个或多个)的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些替代实施方式中，方框中指出的功能(或本文另外描述的功能)可以不按图中指出的顺序发生。例如，基于所涉及的功能，实际上可以基本上同时执行连续示出的两个方框(或连续描述的两个操作)，或者有时可以以相反的顺序执行这些方框(或操作)。还应注意，任何方框图和/或流程图图示的每个方框以及任何方框图和/或流程图图示中的方框的组合都可以由执行指定功能或动作的基于专用硬件的系统来实现，或专用硬件和计算机指令的组合来实现。
本文所使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，并且无意于限制本公开。如本文所使用的，单数形式的“一”、“一个”和“该或所述”也意图包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还将理解，术语“包括”和/或“包含”在本说明书中的任何使用指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
已经出于说明和描述的目的给出了对本公开的描述，但并不意图是穷举的或将本公开限于所公开的形式。在不背离本公开的范围和精神的情况下，许多修改和改变对于本领域普通技术人员将是显而易见的。选择和描述这里明确引用的实施例，以便最好地说明本公开的原理及其实际应用，并使本领域的其他普通技术人员能够理解本公开并认识到所描述示例(一个或多个)的许多替代、修改和变化。因此，除了那些明确描述的实施方式之外的各种实施方式都在权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种收割机，包括：
底盘；
发动机，所述发动机安装在所述底盘上以推进所述收割机；
割台，所述割台安装在所述底盘的前部上；
刀杆，所述刀杆布置在所述割台上并且被构造成在所述收割机的操作期间切割农作物；
安装在底盘上的机具，所述机具被构造成便于处理由所述刀杆切割的农作物，所述机具选自所述收割机的进料室、凹板、风扇、筛子、谷壳筛、杂穗升运器和残留物子系统，每个所述机具处理在所述割台下游的由所述刀杆切割的所述农作物；
至少一个刀杆负载传感器，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述割台上并且被构造成收集刀杆负载数据，所述刀杆负载数据表示所述刀杆上的由切割所述农作物所引起的负载；以及
控制器，所述控制器以可操作的方式联接到所述至少一个刀杆负载传感器，所述控制器被配置成：
接收所述刀杆负载数据，
基于所述刀杆负载数据确定刀杆负载值，以及
基于所述刀杆负载值生成对于与所述机具相关联的操作参数的调节命令。
2.根据权利要求1所述的收割机，其中，所述割台包括：
机架，所述刀杆安装在所述机架上；
驱动轴，所述驱动轴由所述机架支撑；以及
刀杆驱动组件，所述刀杆驱动组件安装在所述机架上并且被构造成将来自所述驱动轴的动力传递到所述刀杆。
3.根据权利要求2所述的收割机，其中，所述至少一个刀杆负载传感器安装在所述刀杆驱动组件上。
4.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述刀杆驱动组件包括至少一个变速箱，所述至少一个刀杆负载传感器结合到所述至少一个变速箱中。
5.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述刀杆驱动组件包括联接到所述驱动轴的第一变速箱、联接到所述刀杆的第二变速箱、以及在所述第一变速箱与所述第二变速箱之间延伸的驱动杆，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述驱动杆上。
6.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述刀杆驱动组件包括联接到所述驱动轴的第一变速箱、联接到所述刀杆的第二变速箱、以及在所述第一变速箱与所述第二变速箱之间延伸的驱动杆，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述第一变速箱上。
7.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述刀杆驱动组件包括联接到所述驱动轴的第一变速箱、联接到所述刀杆的第二变速箱、以及在所述第一变速箱与所述第二变速箱之间延伸的驱动杆，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述第二变速箱上。
8.根据权利要求3所述的收割机，
还包括割台致动器，所述割台致动器被构造成重新定位所述割台，并且
其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成作为所述操作参数的用于重新定位所述割台的调节命令。
9.根据权利要求3所述的收割机，
其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述进料室相关联的操作参数的调节命令。
10.根据权利要求3所述的收割机，
其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述风扇相关联的操作参数的调节命令。
11.根据权利要求3所述的收割机，
其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述筛子、所述谷壳筛或二者相关联的操作参数的调节命令。
12.根据权利要求3所述的收割机，
其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述杂穗升运器相关联的操作参数的调节命令。
13.根据权利要求3所述的收割机，
其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述至少一个凹板相关联的操作参数的调节命令。
14.根据权利要求3所述的收割机，其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述发动机相关联的操作参数的调节命令。
15.根据权利要求3所述的收割机，
其中，所述控制器被配置成基于所述刀杆负载值生成用于修改与所述残留物子系统相关联的操作参数的调节命令。
16.一种用于收割机的收割机控制系统，所述收割机被构造成利用布置在割台上的刀杆来切割农作物并且具有与处理切割的农作物相关联的机具，所述机具选自进料室、凹板、风扇、筛子、谷壳筛、杂穗升运器和残留物子系统，所述收割机控制系统包括：
至少一个刀杆负载传感器，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述割台上并且被构造成收集刀杆负载数据，所述刀杆负载数据表示所述刀杆上的由切割所述农作物所引起的负载；以及
控制器，所述控制器以可操作的方式联接到所述至少一个刀杆负载传感器，所述控制器被配置成：
接收所述刀杆负载数据，
基于所述刀杆负载数据确定刀杆负载值，以及
基于所述刀杆负载值生成用于所述机具中的至少一个的调节命令。
17.根据权利要求16所述的收割机控制系统，其中，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述割台的刀杆驱动组件上。
18.根据权利要求17所述的收割机控制系统，其中，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述割台的刀杆驱动组件的变速箱上。
19.根据权利要求17所述的收割机控制系统，其中，所述至少一个刀杆负载传感器布置在所述割台的刀杆驱动组件的驱动杆上。
20.根据权利要求17所述的收割机控制系统，其中，所述至少一个刀杆负载传感器包括布置在所述刀杆驱动组件的变速箱上的第一刀杆负载传感器和布置在所述刀杆驱动组件的驱动杆上的第二刀杆负载传感器。
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