CN112438108A - 产物收割期间测定数据的测定设备、处理设备及收割机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供在产物收割期间测定数据的测定设备、处理设备及收割机，其中，用于在产物(4)例如甜菜的收割期间测定数据的测定设备(62)包括：用于处理已收割产物流(52)的产物流设备(50)；用于检测产物流的原始数据的传感装置(64)；与所述传感装置连接且根据所述原始数据测定所述产物流的数据的测定装置(66)。所述数据为所述产物流的质量数据或产量数据。所述测定设备用于输出与所述质量数据或产量数据相对应的信号。所述质量数据或产量数据反映与已收割产物的净产量相关的信息项。
Description
技术领域
本发明涉及根据权利要求1和15的前序部分的设备，以及根据权利要求18的前序部分的收割机。
背景技术
一种用于收割块根作物或甜菜的已知收割机见EP110395，该车辆具有设于前侧的收割或拔根单元，收割后的块根作物在上向输送机或升降机上传输穿过传输部分，所述传输部分在车辆纵向上延伸至车架下方，块根作物经由所述传输部分导入设于车架上的料斗内。
该收割机包括用于检测块根作物的已传输数量或重量的设备，所述已传输数量或重量从所述上向输送机的驱动数据(转矩/速度)获得。
然而，所检测的数量仅反映了所述已传输数量(即毛数量)，并不能得出块根作物的实际可用数量(净数量)方面的结论。其中，所述已传输数量还包括茎叶、已损坏的块根作物、不完整的块根作物、石头、土块等不可用的部分。
发明内容
本发明所解决的问题在于提出一种能够以简单且高性价比的手段改善收割过程的设备。
本发明的目的还在于改善对已收割块根作物的产量或质量的检测。
为了解决这一问题，本发明涉及：
一种用于在产物收割期间测定数据的测定设备，包括：
-用于处理收割后产物流的产物流设备；
-用于检测所述产物流的原始数据的传感装置；
-与所述传感装置连接且根据所述原始数据测定所述产物流的数据的测定装置，
其特征在于，
所述数据为所述流的质量数据或产量数据，
所述测定设备用于输出与所述质量数据或产量数据相对应的信号，
其中，所述质量数据或产量数据反映与已收割产物的净产量相关的信息项。
根据更进一步的方面，所述测定设备可具有以下特征当中的一者或多者：
-所述产物流装置包括以下中的一者或多者：
用于连根拔起所述产物的拔根单元；
用于传输已连根拔起的产物的传输单元；
用于清洁所述已连根拔起的产物的清洁单元以及
所述已连根拔起的产物的储存单元。
-所述产物流装置包括所述传输单元，所述传感装置设置为使得所述传感装置可检测所述传输单元上的所述已收割产物产物流。
-所述传输单元设于所述清洁单元与上向输送机之间。
-所述质量数据包括以下数据当中的至少一项：
所述产物的表面损伤；所述产物中的裂缝；不完整产物；土壤附着；杂质；茎叶附着；杂草附着；或杂草，
或者，所述产量数据包括可用产物的净重，以及包括所述净重和所述产物流的不可用部分的重量在内的毛重。
-所述传感装置包含传感单元，所述传感单元包括以下中的一者或多者：
-二维摄像头，
-三维摄像头，
-雷达传感器，
-用于检测所述产物流的重量的传感器，
-辐射传感器,
-电容式传感器，以及
-激光雷达传感器。
-所述测定装置包括用于测定所述质量数据或产量数据的计算单元，
-所述计算单元相对于所述传感单元远程设置，且通过通信装置连接至所述传感单元，或者
-所述计算单元与所述传感单元机械连接，而且与所述传感单元形成可共同操控的模块。
-所述计算单元为车辆的车载计算机，
或者所述通信装置包括无线通信装置，而且所述计算单元不安装于车辆上，也不与所述传感单元机械连接(云计算机/互联网)。
-所述测定装置具有用于提供额外数据的单元以提供以下中的一者或多者：
额外的机械内部数据，
机械外部数据，
来自其他收割机械的数据，
天气数据，以及
土壤数据。
-所述测定装置用于根据所述传感器数据，或根据所述原始数据，或根据所述质量数据，或根据所述产量数据，生成环境数据，
-所述环境数据反映土壤类型、土壤湿度以及天气状况当中的一者或多者。
-所述测定设备包括至少一个测定辅助装置(84)，所述至少一个测定辅助装置(84)提高或维持所述传感装置的检测质量。
-所述测定辅助装置包括以下中的一者或多者：
-附加照明装置，
-至少一个作物流旁路，
-作物清洁装置，
-传感器清洁装置，以及
-干扰影响屏蔽装置。
-所述产物为块根作物或甜菜。
本公开对象的另一方面涉及一种用于收割机械的处理设备，包括如上所述的测定设备，其中，所述处理设备还包括控制单元，所述控制单元用于根据所述质量数据或产量数据控制所述测定设备的所述产物流设备，以使得净产量高于当前净产量。
所述处理设备的更进一步的方面可包括：
-所述控制单元包括机械学习装置，所述机械学习装置根据控制单元对所述产物流设备施加的控制和所得的净产量的变化的历史数据，改变所述控制单元的控制参数。
-所述控制参数在给定的框架条件下变化，以提高净产量。
此外，还公开一种用于收割块根作物或甜菜的收割机器或车辆，所述收割机器或车辆包括如上所述的测定设备或处理设备。
本发明设备的优点尤其在于，能够在收割过程中对质量或收割条件进行持续检测。
本发明和实施例的公开的各个特征在每种情况下可以单独地使用或共同地以公开的组合方式或以任何其他技术上可行的部分组合的方式使用，因此应视为已公开。
本发明的其他拓展形式见从属权利要求的技术方案。
对于下文中公开的每一功能特征，其相应方法特征也明确视为随该功能特征的公开而公开。
共同公开的特征当中的每一特征均视为以任何技术上可行的组合方式公开。
附图说明
以下，通过实施方式中的附图，对本发明进行详细说明。
图1为用于连根拔起或收割块根作物，尤其甜菜的收割或拔根车辆的侧视示意图。
图2为图1的车辆的传输部分的侧视图以及本发明的测定设备的不同部件的示意图。
图3为图2的传输部分的俯视图。
具体实施方式
附图中的收割或拔根车辆或机械(一般标注为2)用于收割或连根拔起甜菜4或类似块根作物，并包括车架6，该车架上设有带相应车轮8，10的车轴。其中，至少前轮8和后轮10由车辆2的驱动装置12驱动。
车架6的前侧上设有拔根单元16，具体为可在驱动元件的作用下上升和下降的拔根单元。所述驱动元件在本实施方式中图示为液压缸18和20。如此，拔根单元16可按照已知方式升起和降下，以实现拔根或收割。车架6的前侧上设有驾驶室24，驾驶室24后设有储存单元26，该储存单元的形式例如为用于容纳已收割甜菜4的开放式料斗。
拔根单元16同时对多行甜菜4进行拔根。因此，已收割的甜菜4从拔根单元16经第一传输单元28及后续的清洁单元30传输至第二传输单元34，如图所示，所述清洁单元在本实施方式中由多个星盘筛32形成，这些星盘筛依次设置，而且每一者均旋转驱动。第一传输单元28包括输送辊。第二传输单元34包括进料带36。进料带36将已收割的甜菜传输至第三传输单元的递料位置，所述第三传输单元在本情形中为上向输送机38。
上向输送机38包括至少一个连续的旋转驱动带40。驱动带40上以固定间距设有驱动单元42，这些驱动单元在驱动带40的侧向上突出，并形成用于支承甜菜4的支承物。
收割或拔根车辆2包括产物流设备50，该设备包括用于连根拔起产物的拔根单元16，用于传输已拔起产物的一个或多个传输单元(如传输单元28和34)，用于清洁已拔起产物的清洁单元30，以及/或者用于储存已拔起产物的储存单元26。
产物流设备50用于处理已收割产物4的产物流52。
取决于收割或拔根车辆2的构造，产物流设备50的部分上述单元可以省去，可以相互之间改变顺序，可以互换，或者可以由其他单元代替。该产物流设备可以以技术上可行的任何所需组合，包括用于连根拔起产物的拔根单元16，用于传输已拔起产物的传输单元36，用于清洁已拔起产物的清洁单元30，用于储存已拔起产物的储存单元26。这些单元中的单个或多个可根据需要省去或由其他设备替代。
收割或拔根车辆2还包括车载计算机60，该车载计算机用于控制车辆的各个单元。为此目的，车辆2包括相应传感器，屏幕和键盘等输入/输出装置，以及与所述车载计算机连接的驱动器。
收割或拔根车辆2还包括用于测定已收割产物流的数据的测定设备62。
测定设备62包括：
-用于检测产物流52的原始数据的传感装置64；
-与传感装置64连接的测定装置66，该测定装置用于根据所述原始数据测定产物流52的数据。
根据本发明，待测定的产物流的数据为产物流的质量数据或产量数据，其中，所述质量数据或产量数据反映了与已收割产物的净产量相关的信息项。
测定设备62例如用于经由信号线路68输出与所述质量数据或产量数据相对应的信号。
所述质量数据可包括产物流52的以下数据中的至少一项或多项，而且这些数据项的全部和/或部分可根据需要任意组合：产物的表面损伤；产物中的裂缝；不完整产物；土壤附着；杂质；茎叶附着；杂草附着；或杂草。
产物流52的产量数据可包括可用产物的净重，以及包括该净重以及产物流的不可用部分的重量在内的毛重。
净产量信息为一项表示产物收割时所具有的可用质量的信息。例如，该净产量信息为一项基于产物的损伤程度(质量数据)的信息。根据这一损伤程度，可以估计出产物的哪一部分例如因储存而发生的腐烂或糖分分解而在进一步处理之前为不可用部分。因此，通过净产量信息，还可对已收割产物的未来可用产量做出评估。
传感装置64包括传感单元70，该传感单元具有：
-二维摄像头，或/和
-三维摄像头，或/和
-雷达传感器，或/和
-用于检测产物流的重量的传感器或/和
-辐射传感器，或/和
-电容式传感器，或/和
-激光雷达传感器。
所述原始数据例如为上述摄像头生成的图像或上述传感器输出的信号。
在本情形中，传感装置64或传感单元70包括二维摄像头，该摄像头生成从拔根单元16传输至储存单元26的已收割产物流52的一幅图像或一系列图像。
更确切地说，传感装置64有利地设置为使得其对清洁装置30(或星盘筛32)与所述第三传输单元(或上向输送机38)之间的第二传输单元34(或进料带36)上的产物流进行检测。或者，传感装置64也可例如检测星盘筛32或上向输送机38上的产物流。
测定装置66包括用于测定所述质量数据或产量数据的计算单元72。根据图示实施方式，计算单元72相对于传感单元70远程设置且通过通信装置74与该传感单元连接。然而，单元70，74同时设置于收割和拔根车辆2上。
计算单元72可以为单独的车辆的车载计算机，或者为车载计算机60的一部分。
通信装置74例如包括线缆或数据总线等有线通信装置76。或者，通信装置74包括蓝牙或Wi-Fi通信路径等无线通信装置78。
在未图示的替代方案中，计算单元72与传感单元70机械连接，并与该传感单元形成可共同操控的模块。
或者，通信装置74包括无线通信装置，以及计算单元72或该计算单元的一部分不附接在车辆上，而且不与传感单元70机械连接。在此情形中，计算单元72为与互联网连接的计算机，而所述无线通信装置允许该计算单元以分布式方式接收和处理传感单元70的信号(云计算机/互联网)。
测定装置66可额外地包括用于提供额外数据的单元80，该单元用于提供额外的机械内部和/或外部数据，如来自其他收割机械的数据、天气数据或土壤数据。
因此，计算单元72用于根据传感装置64或传感单元70的额外数据和原始数据，生成质量数据或产量数据。举例而言，根据拔根操作所实施区域的天气数据和二维摄像头的图像信息可以对产物流质量进行更为精确的评估。
类似地，所述测定装置可用于根据传感器数据，或根据原始数据，或根据质量数据或产量数据，生成尤其反映土壤类型、土壤湿度以及/或者天气状况的环境数据。为此目的，测定装置66可包含用于生成所述环境数据的单元82。
测定装置66还包括至少一个提高或维持所述传感装置的检测质量的测定辅助装置84。在本情形中，测定辅助装置84包括对传感装置64的像场进行照明的附加照明装置86。
作为替代方案或附加方案，以下元件当中的一者或多者的测定辅助装置84包括：至少一个作物流旁路；或/和作物清洁装置；或/和传感器清洁装置；或/和干扰影响屏蔽装置。
所述作物流旁路例如为旁路部分，产物流的第一部分沿该旁路部分被引导从而使得该第一部分受到传感装置64的检测以及产物流的第二部分直接经过所述传感单元且不受其检测。如此，可至少改善产物流的第一部分的检测质量。尤其地，测定所述质量数据或产量数据所需的计算量可因此维持低水平，并可改善传感器(摄像头)的检测条件(如良好的对比度)。
所述作物清洁装置可例如为在已收割产物被传感装置64检测前对其进行清洁处理的喷雾装置或刷扫装置。
所述传感器清洁装置可例如为对传感器表面进行清洁处理的擦拭装置。
所述屏蔽装置可例如为保护传感装置免受灰尘侵扰的保护片。
此外，所述收割车辆或收割机械还包括用于处理产物流52的处理设备90。处理设备90包括测定设备62以及控制单元92，该控制单元用于根据所述质量数据或产量数据控制所述测定设备的产物流设备，以使得净产量高于当前净产量。
为此目的，控制单元92连接至例如信号线路68并因而接收所述质量数据或产量数据。
根据当前质量数据或产量数据，控制单元92可对所述传输部分施加作用，例如对拔根单元16施加控制，以提高净产量，并优选实现最大可能净产量。例如，控制单元92可改变拔根单元的铲刀的设置高度或拔根元件的设置高度，从而减小或最小化对甜菜的损伤。控制单元92例如包括机械学习装置94。
优选地，所述控制单元包括机械学习装置96，该机械学习装置根据历史数据改变所述控制单元的控制参数，该历史数据例如来自控制单元92对所述产物流装置施加的控制和所得的净产量的变化，。其中，通过改变所述参数，在给定的框架条件下，所述控制单元的控制方式发生变化，从而提高净产量。
Claims (18)
1.一种用于在产物(4)的收割期间测定数据的测定设备(62)，包括：
-用于处理已收割产物流(52)的产物流设备(50)；
-用于检测所述产物流的原始数据的传感装置(64)；
-与所述传感装置连接且根据所述原始数据测定所述产物流的数据的测定装置(66)，
其特征在于，所述数据为所述产物流的质量数据或产量数据，
所述测定设备用于输出与所述质量数据或产量数据相对应的信号，
其中，所述质量数据或产量数据反映与已收割产物的净产量相关的信息项。
2.根据权利要求1所述的测定设备，其特征在于，
-所述产物流装置包括以下中的一者或多者：
用于连根拔起所述产物的拔根单元(16)；
用于传输已连根拔起的产物的传输单元(34)；
用于清洁所述已连根拔起的产物的清洁单元(30)以及
所述已连根拔起的产物的储存单元(26)。
3.根据权利要求2所述的测定设备，其特征在于，所述产物流装置包括所述传输单元(34)，所述传感装置(64)设置为使得所述传感装置可检测所述传输单元(34)上的所述已收割产物流(52)。
4.根据权利要求3所述的测定设备，其特征在于，所述传输单元(34)设于所述清洁单元(30)与上向输送机(38)之间。
5.根据权利要求1至4当中任何一项所述的测定设备，其特征在于，
所述质量数据包括以下数据当中的至少一项：
所述产物的表面损伤；所述产物中的裂缝；不完整产物；土壤附着；杂质；茎叶附着；杂草附着；或杂草，
或者，所述产量数据包括可用产物的净重，以及包括所述净重和所述产物流(52)的不可用部分的重量在内的毛重。
6.根据权利要求1至4当中任何一项所述的测定设备，其特征在于，
所述传感装置(64)包含传感单元(70)，所述传感单元包括以下中的一者或多者：
-二维摄像头，
-三维摄像头，
-雷达传感器，
-用于检测所述产物流的重量的传感器，
-辐射传感器,
-电容式传感器，以及
-激光雷达传感器。
7.根据权利要求6所述的测定设备，其特征在于，
所述测定装置包括用于测定所述质量数据或产量数据的计算单元(72)，
-所述计算单元(72)相对于所述传感单元(70)远程设置，且通过通信装置(74)连接至所述传感单元，或者
-所述计算单元与所述传感单元机械连接，而且与所述传感单元形成可共同操控的模块。
8.根据权利要求7所述的测定设备，其特征在于，
所述计算单元为车辆的车载计算机(70)，
或者所述通信装置包括无线通信装置(78)，而且所述计算单元不安装于车辆上，也不与所述传感单元机械连接(云计算机/互联网)。
9.根据权利要求1至4当中任何一项所述的测定设备，其特征在于，所述测定装置(66)具有用于提供额外数据的单元(80)，以提供以下中的一者或多者：
额外的机械内部数据，
机械外部数据，
来自其他收割机械的数据，
天气数据，以及
土壤数据。
10.根据权利要求1至4当中任何一项所述的测定设备，其特征在于，所述测定装置(66)用于根据所述传感器数据，或根据所述原始数据，或根据所述质量数据，或根据所述产量数据，生成环境数据。
11.根据权利要求10所述的测定设备，其特征在于，所述环境数据反映土壤类型、土壤湿度以及天气状况当中的一者或多者。
12.根据权利要求1至4当中任何一项所述的测定设备，其特征在于，所述测定设备包括至少一个测定辅助装置(84)，所述至少一个测定辅助装置(84)提高或维持所述传感装置的检测质量。
13.根据权利要求12所述的测定设备，其特征在于，所述测定辅助装置包括以下中的一者或多者：
-附加照明装置，
-至少一个作物流旁路，
-作物清洁装置，
-传感器清洁装置，以及
-干扰影响屏蔽装置。
14.根据权利要求1或2所述的测定设备，其特征在于，所述产物为块根作物或甜菜。
15.一种用于收割机械的处理设备(90)，包括至少根据权利要求2所述的测定设备，其特征在于，所述处理设备还包括：
控制单元(92)，所述控制单元用于根据所述质量数据或产量数据控制所述测定设备的所述产物流设备，以使得净产量高于当前净产量。
16.根据权利要求15所述的用于收割机械的处理设备，其特征在于，所述控制单元包括机械学习装置(94)，所述机械学习装置根据控制单元对所述产物流设备施加的控制和所得的所述净产量的变化的历史数据，改变所述控制单元的控制参数。
17.根据权利要求16所述的用于收割机械的处理设备，其特征在于，
所述控制参数在给定的框架条件下变化，以提高净产量。
18.一种用于收割块根作物(4)或甜菜的收割机(2)，包括根据权利要求1至17当中任何一项所述的测定设备或处理设备。
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