CN118044393A - 用于基于传感器对收割操作进行监测的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于基于传感器对收割操作进行监测的系统和方法。根据本发明的用于基于传感器监测收割操作的系统(200)包括具有旋转拔禾轮(116)、光学传感器(204、206、208)和拔禾轮旋转位置传感器(202)的收割台(110)。光学传感器(204、206、208)配置为响应于与指示拔禾轮(116)的旋转位置的位置传感器(202)的输出信号相关联的触发信号来获取光学数据。根据本发明的方法(300)包括以下步骤：当拔禾轮(116)被布置在至少一个预定的旋转位置时触发光学传感器(204、206、208)，并且当被触发时通过光学传感器(204、206、208)获取光学数据。

Description

用于基于传感器对收割操作进行监测的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于基于传感器对收割操作进行监测的系统和方法，特别是配置用于农业收割机(例如联合收割机或割晒机)上的收割台的收割操作。

背景技术

被称为“联合收割机”的农业收割机在历史上被如此称呼，因为它将多种收割功能与单个收割单元相结合，如采摘、脱粒、分离和清洁。联合收割机包括收割台和给料器，收割台用于将作物从田地中移出，给料器用于将作物材料输送到脱粒转子中。脱粒转子在穿孔外壳内旋转，穿孔外壳可以是可调节的凹陷形式，并对作物执行脱粒操作以移除谷物。脱粒转子设有与作物材料相互作用的纹杆，以便进一步将谷物与作物材料分离，并提供积极的作物运动。谷物脱粒后，将使用清洁系统对谷物进行清洁。清洁系统包括清洁风扇，该风扇通过振荡筛吹送空气，将颖壳和其他碎屑排向联合收割机后部。来自脱粒部分的非谷物作物材料，如秸秆，通过秸秆切碎机，从联合收割机后部排出。清洁的谷物被运输到联合收割机上的粮箱中。

典型的收割台通常包括框架、位于框架横向端部的一对端部分禾器、地板(如甲板)、从田地中移除作物材料的切割器和将切割的作物材料运输到进料器壳体以在联合收割机中进一步进行下游加工的输送机。通常，收割台的部件经过专门优化，以收获特定种类的作物。例如，收割台可以是带式收割台(draper header)的形式，其具有切割器杆、带式输送器带和具有尖齿等的旋转拔禾轮，以便收获浓密或蓬松的作物，例如大豆或油菜籽。或者，收割台可以是玉米收割台的形式，玉米收割台包括螺旋输送器和行单元，其具有喙状部、收集链和秸秆辊，以便收割玉米。

在该行业内，对设计用于自动控制与农用车相关的部件(包括与农业收割机的收割台相关的部件)的操作的系统的需求不断增加。通常，自动化收割台相关系统依赖于使用传感器或感测装置来提供与监测的参数相关联的反馈，例如环境、作物材料或收割台或收割台的操作条件，其然后允许控制单元基于从传感器或感测装置接收的反馈来自动确定用于控制收割台的一个或多个部件的操作的控制输出。然而，当收割台包括动力部件(例如，动力旋转部件)时，这些部件的运动通常在提供给控制器的传感器反馈内导致大量的噪声或干扰。传感器反馈中的这种噪声/干扰通常导致控制器产生的控制输出不如期望的准确或有效。

为了避免这种噪声或干扰，已知这样的系统，其中传感器或感测装置安装得足够高，使得它们的视野在收割台的任何动力部件上方，因此指向收割台的远前方，或者它们安装在动力部件的前方。具有指向收割台上方和远处的视野使得难以监控收割台的直接环境。此外，在任何一种情况下都需要相当大的机械结构，这会在收割台外围形成额外的障碍物，可能会与障碍发生干涉，例如田地外缘的树木和灌木。

另一方面，在其视野中具有动力部件(例如收割台的拔禾轮)的传感器或感测设备通常产生连续的数据流。当传感器安装在拔禾轮内时，传感器获取的帧可能对环境有略微不同的看法，这取决于传感器的获取帧速率和拔禾轮速度。使用固定安装在收割台上的传感器会导致动力部件在传感器的视野中移动，并且如果不应忽视动力部件的面积，则需要越来越复杂的数据处理和算法来进行精确可靠的监测。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于基于传感器监测收割操作的系统和方法，克服现有技术系统和方法的上述缺点。

该目的通过独立权利要求1和13的主题来解决。优选实施例是从属权利要求的主题。

根据本发明的一个方面，一种用于基于传感器监测收割操作的系统包括收割台，所述收割台包括框架和相对于所述框架可旋转地支撑的拔禾轮，至少一个光学传感器配置为获取所述至少一个光学传感器的视野内的光学数据，其中所述拔禾轮被部分地布置在所述至少一个光学传感器的视野内或可移动通过所述光学传感器的视野，以及配置为检测所述拔禾轮的旋转位置的拔禾轮旋转位置传感器。该系统配置为基于检测到的旋转位置在拔禾轮的预定旋转位置触发所述至少一个光学传感器。

因此，所述至少一个光学传感器在拔禾轮的至少一个预定位置被触发以获取光学数据，例如图像数据。以这种方式，通过所述至少一个光学传感器的数据采集与拔禾轮的旋转和旋转位置同步。因此，拔禾轮或其部分在静态位置出现在获取的数据上(如果有的话)。因此，在不需要将至少一个光学传感器定位在拔禾轮不干扰传感器视野的位置的情况下，可以促进数据处理和相关算法的开发。

在优选实施例中，所述至少一个拔禾轮旋转位置传感器的输出信号指示拔禾轮的旋转位置，并且所述至少一个光学传感器配置为响应于与拔禾轮旋转位置传感器的输出信号相关联的触发信号来获取光学数据。换句话说，当拔禾轮处于至少一个预定位置时，基于拔禾轮旋转位置传感器的输出信号提供触发信号。

优选地，所述至少一个光学传感器配置为仅响应于触发信号来获取光学数据，即获取连续的离散帧。因此，所述至少一个光学传感器不产生光学数据的连续数据流，在该连续数据流中拔禾轮(部件)出现在不同位置。

所述至少一个光学传感器中的每个的视野是由所述传感器获取的检查区域。视野可以由立体角来定义，光学传感器通过立体角对电磁辐射敏感。

拔禾轮可以包括拔禾轮轴和在收割台的横向方向上延伸的多个搂齿梁。拔禾轮限定了拔禾轮轴线，该拔禾轮轴线是拔禾轮的旋转轴线。每个搂齿梁优选地设置有多个尖齿。通常，所述多个搂齿梁围绕拔禾轮轴线分布，并且在拔禾轮的圆周方向上彼此等距隔开。拔禾轮还可以包括第一端板和第二端板，以及在拔禾轮轴线的轴向方向上位于第一端板与第二端板之间以支撑所述多个搂齿梁的至少一个支撑结构。

拔禾轮的旋转位置可以由所述至少一个搂齿梁相对于拔禾轮轴线的角位置来限定。拔禾轮旋转位置传感器因此可以配置为检测至少一个搂齿梁的角位置。特别地，拔禾轮旋转位置传感器可以配置为检测处于预定角位置的所述至少一个搂齿梁。拔禾轮旋转位置传感器的输出信号因此指示所述至少一个搂齿梁的角位置。换言之，输出信号可以指示所述至少一个搂齿梁被布置在预定的角位置。这可以以类似的方式应用于所述多个搂齿梁中的一些或全部。也就是说，拔禾轮旋转位置传感器可以配置为检测处于预定角位置的每个搂齿梁，使得输出信号指示搂齿梁中的一个被布置在预定角位置。因此，所述至少一个光学传感器基于所述至少一个搂齿梁的预定角位置被触发以获取光学数据。

可将拔禾轮旋转位置传感器分配给拔禾轮轴，以便检测拔禾轮的旋转位置。可替换地，拔禾轮旋转位置传感器可以布置在拔禾轮的外周附近，并且可以配置为检测经过拔禾轮旋转位置传感器的搂齿梁。在这种情况下，拔禾轮旋转位置传感器可以被布置为非常靠近搂齿梁围绕拔禾轮轴线的轨迹。本领域技术人员显而易见的是，拔禾轮旋转位置传感器可以被分配给拔禾轮的任何旋转部分，以便检测其旋转位置。因此，拔禾轮旋转位置传感器可以直接与拔禾轮的一部分相互作用，例如搂齿梁，或者可以在拔禾轮上提供至少一个标记，该标记与拔禾轮旋转位置传感器相互作用。如果需要，可以提供多个拔禾轮旋转位置传感器。

在示例性实施例中，拔禾轮旋转位置传感器是检测拔禾轮的旋转位置并基于其提供输出信号的编码器。优选地，拔禾轮旋转位置传感器包括感应传感器、磁传感器、光学传感器或机械传感器中的一者。例如，拔禾轮旋转位置传感器包括感应传感器，该感应传感器布置在围绕拔禾轮轴线的搂齿梁的轨迹附近，以检测经过传感器的每个搂齿梁。拔禾轮旋转位置传感器可以为经过传感器的每个搂齿梁产生脉冲，从而产生指示拔禾轮旋转位置的脉冲信号。因此，输出信号可以是在角位置中指示搂齿梁的位置的脉冲信号，该角位置对应于拔禾轮旋转位置传感器的位置。

在一个实施例中，所述系统还包括控制单元，所述控制单元通信地联接到所述至少一个光学传感器和所述拔禾轮旋转位置传感器，其中，所述控制器配置为通过基于所述旋转拔禾轮位置传感器的输出信号提供所述触发信号来触发所述至少一个光学传感器。控制单元可以是电子控制单元(ECU)。特别地，控制单元配置为在拔禾轮的所述至少一个预定旋转位置触发所述至少一个光学传感器。拔禾轮旋转位置传感器向控制单元提供输出信号，控制单元又向所述至少一个光学传感器提供触发信号。以这种方式使用控制单元允许相对于拔禾轮的位置灵活地调节由所述至少一个光学传感器获取光学数据的时刻。例如，拔禾轮相对于所述至少一个光学传感器的位置可以在收割台的操作期间改变，并且获取光学数据的时刻可以相应地进行调节，如下所述。

通常，根据本发明的系统由于拔禾轮在由光学传感器获取的光学数据中的静态位置而便于数据处理。

通过根据拔禾轮的结构和所述至少一个光学传感器的视野为所述至少一个光学传感器中的每个限定拔禾轮的最佳旋转位置，可以进一步最小化拔禾轮的干扰。例如，拔禾轮的最佳旋转位置可以是这样的位置，在该位置，拔禾轮或拔禾轮的部件，例如搂齿梁，不出现在视野中，或者仅暂时或部分出现在视野内。触发信号然后可以与拔禾轮的最佳旋转位置相关联。也就是说，当拔禾轮处于最佳旋转位置时，触发所述至少一个光学传感器。

如果拔禾轮的最佳旋转位置对应于由拔禾轮旋转位置传感器检测到的旋转位置，则输出信号指示最佳旋转位置。因此，触发信号可以响应于输出信号直接提供，例如由控制单元提供。在这种情况下，输出信号可以是脉冲信号，脉冲信号也可以用作触发信号。

然而，拔禾轮的最佳旋转位置可能并不总是对应于由拔禾轮旋转位置传感器检测到的旋转位置。当只有有限的选项用于安装拔禾轮旋转位置传感器时，当拔禾轮的位置在操作期间改变时，或者当提供一个以上的光学传感器时，可能会出现这种情况。控制单元优选地配置为接收拔禾轮旋转位置传感器的输出信号，并且在取决于最佳旋转位置的延迟之后将触发信号提供给至所述少一个光学传感器。换言之，控制单元将延迟添加到输出信号以产生到所述至少一个光学传感器的触发信号，使得当拔禾轮被布置在最佳旋转位置时触发所述至少一个光学传感器。延迟更具体地取决于拔禾轮的旋转速度以及由拔禾轮旋转位置传感器检测到的拔禾轮的旋转位置与预定的最佳旋转位置之间的角距离。控制单元可以配置为使延迟适应拔禾轮的当前旋转速度。

在收割台的操作期间或者在第一收割操作和第二收割操作之间，拔禾轮在竖直和/或水平方向上的位置可以改变以优化收割。在这种情况下，拔禾轮相对于所述至少一个光学传感器的位置也发生变化。由于拔禾轮或拔禾轮部件仍将出现在获取的数据中的静态位置，这可能不会导致数据处理和评估方面的问题。然而，可以通过相应地调节触发信号并因此调节获取光学数据的时刻来改进结果。在优选实施例中，控制单元因此配置为接收拔禾轮旋转位置传感器的输出信号，并且在取决于拔禾轮的水平和/或竖直位置的延迟之后将触发信号提供给所述至少一个光学传感器。

例如，可以为拔禾轮在正常操作期间通常占据的每个位置确定拔禾轮的最佳旋转位置。可替换地，拔禾轮的最佳旋转位置可以被定义为拔禾轮在竖直和/或水平方向上的参考位置。控制单元然后可以配置为根据拔禾轮相对于拔禾轮的参考位置的实际位置来确定延迟。一般来说，延迟可以是预定义的，例如存储在控制单元的存储器中的查找表中，或者可以基于拔禾轮的实际位置来确定。

优选地，所述至少一个光学传感器安装在收割台和/或承载收割台的农用车上，例如安装在农用车的驾驶室上，其中所述至少一个光学传感器的视野指向收割台的前部。通过这种方式，所述至少一个光学传感器能够获取收割台前方的地面和/或作物材料的光学数据，以检测障碍物、地面特性或作物特性等。所述至少一个光学传感器可以在静态位置连接到收割台或农用车，而无需复杂或大型安装装置。靠近收割台的环境可以通过在农业车辆的行驶方向上将所述至少一个光学传感器安装在收割台的拔禾轮后面来监测。

附加地或可替换地，所述至少一个光学传感器可以安装在所述拔禾轮上或所述拔禾轮内，其中所述至少一个光学传感器的视野指向所述拔禾轮的径向方向。优选地，所述至少一个光学传感器继而安装在拔禾轮轴上。因此，所述至少一个光学传感器及其视野随着拔禾轮绕拔禾轮轴线旋转。通过在拔禾轮的不同旋转位置触发所述至少一个光学传感器，视野被引导向不同的感兴趣对象，例如拔禾轮前面的区域、地面或收割台部件，例如切割器杆、输送器或螺旋输送器，并且其光学数据被获取。结果，不同区域和部件的光学数据可以由单个光学传感器获取。因此，控制单元可以配置为在拔禾轮的旋转位置中提供触发信号，在该旋转位置中，所述至少一个光学传感器的视野指向感兴趣的区域或物体。

通常，控制单元可以配置为在拔禾轮的第一旋转位置和拔禾轮的第二旋转位置触发所述至少一个光学传感器，或者在拔禾轮的甚至更多的旋转位置触发所述至少一个光学传感器，如下文所述。

在至少一个光学传感器安装在除拔禾轮之外的收割台部件上或农业车辆上的情况下，拔禾轮的旋转位置的数量(在该旋转位置中所述至少一个光学传感器被触发)可以对应于搂齿梁的数量。然后，每当拔禾轮在两个相邻的搂齿梁之间移动了大约所述角距离时，可以触发所述至少一个光学传感器。在由所述至少一个光学传感器获取的光学数据中，所述拔禾轮，特别是所述搂齿梁将出现在静态位置。很明显，旋转位置的数量可以是在一个和搂齿梁的数量之间的任何数量，只要当传感器获取的所有后续帧中搂齿梁在其视野中处于预定位置时触发光学传感器即可。

在所述至少一个光学传感器安装在拔禾轮上或拔禾轮内的情况下，在拔禾轮的第一旋转位置中的所述至少一个光学传感器的视野的定向可以不同于在拔禾轮的第二旋转位置中视野的定向。通过这种方式，单个光学传感器可以产生不同的传感器视图。

所述至少一个光学传感器可以是能够获取期望的光学数据、特别是能够检测电磁波的任何合适的光学传感器。例如，所述至少一个光学传感器包括雷达传感器、激光雷达传感器、激光传感器和相机中的一个或其组合。也可以使用超声波传感器。

本发明还涉及包括根据本发明的系统的农用车。因此，本文所述系统的所有特征和优点都适用于农用车，反之亦然。特别地，农用车配置为承载包括如上所述的拔禾轮的收割台。例如，所述农用车可以是联合收割机或割晒机。所述农用车可以包括容纳农用车的操作者的舱室。作为农用车的一个实施例，联合收割机的总体结构将参考图1进行更详细的描述。

根据本发明，一种用于基于传感器监测收割操作的方法包括以下步骤：

操作收割台，从而使收割台的拔禾轮围绕拔禾轮轴线旋转；

在所述拔禾轮旋转时，通过拔禾轮旋转位置传感器检测所述拔禾轮的旋转位置；

当所述拔禾轮被布置在至少一个预定旋转位置时触发至少一个光学传感器；和

当被触发时，通过所述至少一个光学传感器获取光学数据。

以这种方式，通过所述至少一个光学传感器的数据采集与拔禾轮的旋转和旋转位置同步。因此，拔禾轮或其部分出现在获取的数据上(如果有的话)处于静态位置。因此，在不需要将所述至少一个光学传感器定位在其视野不被拔禾轮干扰的位置的情况下，可以促进数据处理和相关算法的开发。优选地，所述至少一个光学传感器仅在被触发时获取光学数据，即获取连续的离散帧。因此，所述至少一个光学传感器不产生连续的数据流。

优选地，该方法通过如本文所述的根据本发明的系统或包括这样的系统的农用车来执行。因此，该系统的所有特征和优点都适用于该方法，反之亦然。此外，根据本发明的系统及其部件的所有功能和动作也可以被公式化为该方法的步骤。

拔禾轮可以通过收割台的驱动机构旋转。驱动机构可以联接到携带收割台的农用车的PTO。

在该方法中，每当拔禾轮处于所述至少一个预定旋转位置时，可以重复触发所述至少一个光学传感器的步骤。

优选地，该方法还包括以下步骤：

产生指示由拔禾轮旋转位置传感器检测到的拔禾轮的至少一个旋转位置的输出信号，并将输出信号提供给控制单元；

由控制单元基于输出信号产生触发信号，并将触发信号提供给所述至少一个光学传感器，从而触发所述至少一个光学传感器；和

响应于所述触发信号由所述至少一个光学传感器获取光学数据。

如上所述，控制单元还可以根据拔禾轮的水平和/或竖直位置或者根据拔禾轮的最佳旋转位置向所述至少一个光学传感器提供具有延迟的触发信号。

附图说明

现在将参照附图描述本发明的优选实施例。然而，应当理解，本发明不限于所示的精确布置、尺寸和仪器。在附图中，相同附图标记表示相同的元件。

图1是包括收割台的农用车的示例性实施例的侧视图。

图2是根据本发明的系统的示例性实施例的侧视图，该系统包括图1的收割台。

图3是根据本发明的系统的替代实施例的侧视图，该系统包括图1的收割台。

图4a、b是图2的系统的侧视图，收割台的拔禾轮在不同位置移动。

图5是收割台的侧视图，收割台的拔禾轮和系统的光学传感器被移动到不同的位置。

图6是用于描述根据本发明的方法的示例性实施例的示意图。

具体实施方式

术语“向前”、“向后”、“左”和“右”在与农业收割机和/或其部件结合使用时，通常参考收割机的向前操作行程T的方向来确定，但它们不应被解释为限制。术语“纵向”和“横向”是参照农业收割机的前后方向T确定的，同样不应被解释为限制。

参考图1，图中示出了联合收割机100形式的农用车100的示例性实施例。然而，农用车100可以是任何期望的农用车100的形式，例如割晒机。农用车100通常可以包括驾驶室101、底盘102、地面接合车轮和/或履带104、进料器壳体106和发动机108。联合收割机100还可以包括收割台110、分离系统120、清洁系统130、排放系统140、车载粮箱150和卸载螺旋输送器160。在操作过程中，联合收割机100在地面103上沿平行于联合收割机100的前后方向(纵向)的行进方向T移动。

分离系统120可以是轴流式的，从而可以包括轴向移位的脱粒转子122，该脱粒转子122至少部分地由转子壳体124包围。转子壳体124可以包括转子保持架和穿孔的凹部。切割的作物通过转子122在转子壳体124内的旋转而被脱粒和分离，使得较大的元件，例如秸秆、叶子和其他MOG通过排放系统140从农用车100的后部排出。作物材料的较小元件，例如谷物和非谷物作物材料，包括比谷物轻的颗粒，例如谷壳、灰尘和稻草，可以穿过凹陷中的穿孔并到达清洁系统130上。

清洁系统130可以包括谷物盘131、筛网组件，该筛网组件可以包括可选的预清洁筛网132、上筛网133(也称为摩擦筛)、下筛网134(也称为清洁筛网)和清洁风扇135。谷物盘131和预清洁筛网132可以前后摆动，以将谷物和更细的非谷物作物材料输送到上筛网133。上筛网133和下筛网134相对于彼此竖向地布置，并且还可以以前后方式振荡，以将谷物散布在筛网133、134上，同时允许清洁的谷物通过重力通过筛网133、134中的开口。风扇135可以提供通过筛网132、133、134的气流，以将非谷物材料(例如谷壳、灰尘和其他杂质)吹向农用车100的后部。

清洁系统130还可以包括清洁谷物螺旋输送器136，该清洁谷物螺旋输送器136横向地定位在筛网133、134的前端下方并朝向该前端。清洁谷物螺旋输送器136接收来自每个筛网133、134以及来自清洁系统130的底部盘137的清洁谷物。清洁谷物螺旋输送器136将清洁谷物横向输送至大致竖直布置的粮升降机138，用于输送至粮箱150。清洁系统130还可以包括一个或多个尾料返回螺旋输送器139，用于接收来自筛133、134的尾料并将这些尾料输送到清洁系统130上游的位置，用于重复的脱粒和/或清洁动作。一旦粮箱150装满，其中的清洁谷物就可以通过卸载螺旋输送器160运输到服务车中。

优选地，收割台110以可移除的方式附接到进料器壳体106。收割台110通常可以包括框架112、将作物从田地中切断的切割器杆114、可旋转地安装到框架112上的可旋转拔禾轮116，其将切断的作物进给到收割台110中，以及输送器118，例如具有刮板或带系统的螺旋输送器118，其将被切断的作物从框架112的每个横向端朝向进料器壳体106向内进给。

收割台110可以是任何期望的收割台的形式，例如带式收割台或玉米收割台。可以理解，收割台110可以由进料器壳体106至少部分地提升或承载，进料器壳体通常包括具有一个或多个液压缸的致动系统。在一个实施例中，致动系统可用于调节收割台110相对于地面的高度，以保持收割台110与地面之间的期望切割高度。例如，如图1所示，操作系统可以包括高度缸121(例如，连接在进料器壳体106和车辆100的底盘102的一部分之间)，该高度缸121配置为通过枢转进料器壳体106来相对于地面升高和降低收割台110，从而调节收割台110相对于地面的高度或竖直定位。此外，操作系统还可以包括倾斜缸123，该倾斜缸123联接在收割台110和进料器壳体106之间，以允许收割台110相对于地面倾斜或者相对于进料器壳体106横向地或侧向地枢转。

在图2-5中，接头110或其部件在图1的侧视图中进行了更详细的示出。根据本发明的用于基于传感器进行监测的系统200包括收割台110、配置为检测拔禾轮116的旋转位置的拔禾轮旋转位置传感器202以及至少一个光学传感器204、206、208，所述光学传感器配置为获取传感器204、206、208的视野内的光学数据，例如图像数据。

拔禾轮116可以包括多个搂齿梁117和限定拔禾轮轴线的拔禾轮轴119。在所示的示例中，提供了六个搂齿梁117a至117f。所述多个搂齿梁117平行于拔禾轮轴线并且在与农用车100的左右方向相对应的收割台110的横向方向L上延伸。所述横向方向L垂直于行进方向T。搂齿梁117在拔禾轮116的圆周方向C上彼此间隔开，并且布置在距拔禾轮轴线相等的距离处。至少一个搂齿梁117相对于拔禾轮轴线的角位置指示拔禾轮116的旋转位置。

通常，拔禾轮旋转位置传感器202配置为提供指示拔禾轮116的旋转位置的输出信号。因此，可配置为编码器的拔禾轮旋转位置传感器202可被分配给拔禾轮轴119或拔禾轮116的端板(未示出)，以检测拔禾轮116的旋转位置。或者，如图2和图3所示，拔禾轮旋转位置传感器202可以设置在拔禾轮116的外周附近，并配置为检测经过拔禾轮旋转位置传感器202的搂齿梁117。拔禾轮旋转位置传感器202因此配置为检测处于预定角位置的搂齿梁117。例如，每当搂齿梁117经过拔禾轮旋转位置传感器202时，拔禾轮旋转位置传感器202可产生脉冲，从而指示搂齿梁117被布置在与拔禾轮旋转位置传感器202的位置相对应的位置。

在图2和图3中，搂齿梁117d布置在拔禾轮旋转位置传感器202的前面，即位于与拔禾轮旋转位置传感器202的位置相对应的预定角位置。因此，检测搂齿梁117d的角位置，该角位置还限定了搂齿梁117a、b、c和117e、f的角位置以及拔禾轮116的旋转位置。由于搂齿梁117均匀地分布在拔禾轮轴线周围，因此每当由拔禾轮旋转位置传感器202检测到搂齿梁117时，拔禾轮116被布置在旋转位置，在该旋转位置中，搂齿梁117相对于拔禾轮轴线位于相应的角位置。尽管每个搂齿梁117在旋转方向上移动到下一个角位置，即移动到向前移动的搂齿梁的前一个角位，但是拔禾轮116出现在静态位置。

例如，在图2和图3中，每次拔禾轮旋转位置传感器202检测到搂齿梁117时，其中一个搂齿梁117就位于相对于拔禾轮轴线的第一角位置A1。在本实施例中，拔禾轮116包括六个搂齿梁117a至117f，其中两个相邻搂齿梁117之间围绕拔禾轮轴线的角度为60°。因此，每当拔禾轮116旋转约60°时，所述多个搂齿梁117a至117f中的一个搂齿梁117将被布置在第一角位置A1。

系统200还包括用于获取光学数据的至少一个光学传感器204、206、208。例如，所述至少一个光学传感器204、206、208是用于获取图像数据的相机。为了说明所述至少一个光学传感器204、206、208的不同实施例，第一光学传感器204和第二光学传感器206如图2所示，第三光学传感器208如图3所示。所述至少一个光学传感器204、206、208可以包括第一、第二和第三光学传感器204、206、208中的任何一个或其任何组合。当然，与图2和图3所示相比，光学传感器的不同位置和方向也是可以想象的。

第一光学传感器204具有第一视野205，其能够在第一视野205中获取光学数据。第一光学传感器204可以安装在收割台110上，特别是安装在框架112上或收割台110的外壳上。第一视野205可以在行进方向T上指向收割台110的前方。第一光学传感器204可以配置为监测收割台110前方的区域，例如用于检测农用车100的移动路径中的障碍物或者用于检测作物特性。拔禾轮116部分地位于第一视野205中并且移动通过第一视野205。

第二光学传感器206具有第二视野207，其能够在第二视野中获取光学数据。第二光学传感器206可以安装在农用车100上，例如安装在农用车100的驾驶室101上。第二视野207也可以在行进方向T上指向收割台110的前部。同样，拔禾轮116部分地位于第二视野207中并移动通过第二视野207。

第三光学传感器208具有第三视野209，在该第三视野中它能够获取光学数据。第三光学传感器208可以安装在拔禾轮116上，特别是在拔禾轮116内，即在由搂齿梁117包围的空间内。例如，第三光学传感器208可以安装在拔禾轮轴119上。第三光学传感器208因此与拔禾轮116一起旋转，并且因此，第三视野209的定向取决于拔禾轮116的旋转位置。第三光学传感器208可以配置为监测收割台110或收割台110的至少一个部件(例如输送器118或切割器杆114)前面的区域。例如，在拔禾轮116的第一旋转位置，第三视野209a可以指向收割台110的前部。在拔禾轮116的第二旋转位置，第三视野209b可以指向输送器118，并且在拔禾轮116的第三旋转位置中，第三视野209c可以指向切割器114。拔禾轮116可以部分地位于第三视野209中。

根据本发明，所述至少一个光学传感器204、206、208配置为响应于与拔禾轮旋转位置传感器202的输出信号相关联的触发信号来获取光学数据，该输出信号指示拔禾轮116的至少一个旋转位置。通过基于输出信号获取光学数据，获取的光学数据可以与拔禾轮位置同步。因此，可以实现的是，当所述至少一个光学传感器204、206、208被触发时，拔禾轮116，特别是搂齿梁117被布置在特定位置，并且因此，在获取的光学数据中总是出现在相同的静态位置。在拔禾轮安装的光学传感器208与拔禾轮116一起旋转的情况下，例如第三光学传感器208，可以实现的是，一方面，不同的感兴趣区域可以由单个光学传感器208获取，另一方面，这种传感器的视野精确地指向感兴趣区域或部件。

例如，图2中所示的第一和第二光学传感器204、206只能在拔禾轮116处于一旋转位置时被触发以获取光学数据，在该旋转位置中一个搂齿梁117被布置在第一角位置A1。因此，如果布置在第一角位置A1中的搂齿梁117b在第一和第二视野内，则在由光学传感器204、206获取的每个帧中，拔禾轮116和搂齿梁117将布置在相同的位置。

关于图3所示的第三光学传感器208，只有当拔禾轮116处于上述第一、第二或第三旋转位置之一时，光学传感器208才能被触发以获取光学数据。因此，第三视野209(209a、209b、209c)将仅从同一视角获取感兴趣区域的光学数据。通过在拔禾轮116的一个以上的预定旋转位置(例如第一、第二或第三旋转位置的任何组合)触发第三光学传感器208，可以由单个传感器208产生对应于相应视野209a、209b、209c的多个传感器视图。

此外，系统200优选地包括控制单元212，控制单元212通信地联接到所述至少一个光学传感器204、206、208和拔禾轮旋转位置传感器202。控制单元212配置为通过基于从拔禾轮旋转位置传感器202接收的输出信号提供触发信号来触发所述至少一个光学传感器204、206、208。利用控制单元212允许在基于拔禾轮116的旋转位置触发所述至少一个光学传感器204、206、208时具有更大的灵活性。如果由拔禾轮旋转位置传感器202检测到的拔禾轮116的旋转位置不对应于所述至少一个光学传感器204、206、208将被触发的位置，则这可能是特别有益的。

例如，拔禾轮旋转位置传感器202检测传感器202前方的与搂齿梁117b的第一角位置A1相对应的搂齿梁117d，并提供相应的输出信号。所述至少一个光学传感器204、206可以直接被提供有触发信号，使得当所述至少一个光学传感器204、206获取光学数据时，搂齿梁117b处于第一角位置A1。可替换地，可能希望推迟触发所述至少一个光学传感器204、206，使得例如当所述至少一个光学传感器204、206获取光学数据时，搂齿梁117b被布置在第二角位置A2。通常，控制单元212因此可以配置为在延迟之后向所述至少一个光学传感器204、206、208提供触发信号。换言之，控制单元212可以向输出信号添加延迟，以便产生触发信号。根据延迟，拔禾轮116在第一和第二光学传感器204、206的视野205、207内的位置或第三视野209a、209b、209c的定向可以根据需要而变化。通过控制单元212添加延迟而获得的灵活性可以以如下所述的不同方式使用。

拔禾轮116的最佳旋转位置可以根据拔禾轮116的结构和所述至少一个光学传感器204、206、208的视野205、207、209的定向来为所述至少一个光学传感器204、206、208中的每个限定。拔禾轮116的最佳旋转位置可以是拔禾轮116或其部件(例如搂齿梁117)不出现或仅尽可能少地出现在第一和第二光学传感器204、206的视野205、207中的位置，或者其中第三光学传感器208的视野209指向要获取光学数据的感兴趣区域或部件的位置。

在图2所示的示例中，拔禾轮116被布置在旋转位置，在该旋转位置，搂齿梁117b被布置在第一角位置A1。如图所示，第一和第二视野205、207在搂齿梁117a、117b和117c之间延伸穿过拔禾轮116。在拔禾轮116的该旋转位置，第一光学传感器204和第二光学传感器206能够透过拔禾轮116进行观察，而拔禾轮116或其搂齿梁117不会实质上干扰第一视野205和第二视野207。拔禾轮116的旋转位置(其中搂齿梁117中的一个设置在相对于拔禾轮轴线的第一角位置A1)因此可以被认为是拔禾轮116对于第一和第二光学传感器204、206的最佳旋转位置。相反，在拔禾轮116进一步旋转时，至少一个搂齿梁117将被布置在第一和第二视野205、207中。

现在再次参考图3，第三光学传感器208的第三视野209可以是图3中所示的视野209a、209b和209c中的一个，并指向收割台110的前部、输送器118或切割器114中的相应一个。因此，第三视野209被精确地指向感兴趣的区域。因此，搂齿梁117b相对于拔禾轮轴线布置在第一角位置A1的拔禾轮116的旋转位置可以被认为是对于第三光学传感器208的拔禾轮116最佳旋转位置。相反，在拔禾轮116进一步旋转时，第三视野209将指向与第三光学传感器208的监测无关的区域。对于图3中所示的第三视野209a、209b、209c中的每个，可以定义拔禾轮116的相应旋转位置。

在图2和图3中，拔禾轮旋转位置传感器202检测到的拔禾轮116的旋转位置对应于拔禾轮116的最佳旋转位置。因此，拔禾轮旋转位置传感器202的输出信号指示拔禾轮116的最佳旋转位置，并且基于该输出信号，可以例如通过控制单元212提供触发信号而直接触发所述至少一个光学传感器204、206、208。

取决于拔禾轮116的结构，例如其尺寸、搂齿梁117的数量和布置，取决于所述至少一个光学传感器204、206、208的位置以及其视野205、207、209的定向，以及拔禾轮旋转位置传感器202的位置，可能并不总是能够通过拔禾轮旋转位置传感器202来检测拔禾轮116的最佳旋转位置。也就是说，最佳旋转位置可以与检测到的旋转位置相差一定角度。在这种情况下，控制单元212可以配置为在取决于最佳旋转位置的延迟之后提供触发信号，即，将延迟添加到输出信号以便产生触发信号。更具体地，延迟可以取决于拔禾轮116的旋转速度以及拔禾轮116的检测到的旋转位置与拔禾轮116的最佳旋转位置之间的角距离。以这种方式，所述至少一个光学传感器204、206、208可以在拔禾轮116的最佳旋转位置被触发，但拔禾轮旋转位置传感器202可能没有检测到拔禾轮116的最佳旋转位置。

此外，延迟可以用于使触发信号适应拔禾轮116的水平和/或竖直位置，拔禾轮116的位置可以在操作期间或在第一和第二收割操作之间改变。

在图4a、4b和5中，拔禾轮116相对于图2和图3所示的初始位置发生位移。拔禾轮和搂齿梁的初始位置用附图标记116和117表示，其中位移位置用附图标记116’和117’表示。为了清楚起见，图4a、4b中仅示出了拔禾轮116和第一光学传感器204，图5中仅示出收割台110和第一光学传感器204。然而，参考图4a、4b和5所述的教导以类似的方式适用于上述的收割台110和任何光学传感器204、206、208。

现在参见图4a和4b，拔禾轮116已从其初始位置116沿水平和竖直方向移动到位移位置116’。在该实施例中，第一光学传感器204被固定安装，并且第一视野205的位置和定向因此在拔禾轮116改变其位置时保持不变。必须注意的是，所述至少一个光学传感器204的位置和/或定向也可以是可调节的，如下面参考图5所述。如图4a所示，当拔禾轮116’被布置在移位位置和旋转位置时，其中搂齿梁117b’相对于拔禾轮轴线处于第一角位置A1，搂齿梁117’现在被布置在第一光学传感器204的第一视野205内。因此，如果第一光学传感器204在拔禾轮116’的对应于第一角位置A1的旋转位置被触发，搂齿梁117’将出现在所获取的光学数据中。因此，可能需要调节触发信号。

在图4b中，拔禾轮116’处于旋转位置，其中搂齿梁117b’设置在第二角位置A2。在拔禾轮116’的这个旋转位置上，搂齿梁117a’和任何其它搂齿梁117’都不设置在第一光学传感器204的第一视野205内。因此，该旋转位置可以被认为是拔禾轮116’相对于第一光学传感器204的第一视野205的最佳旋转位置。

如果拔禾轮旋转位置传感器202配置为检测与第一角位置A1相对应的拔禾轮116’的旋转位置，如上所述，则控制单元212可以配置为提供具有延迟的触发信号。延迟可以根据第一和第二角位置A1、A2之间的角度(角位移)和拔禾轮116’的转速来确定。以这种方式，所述至少一个光学传感器204可以被触发以在拔禾轮116’的旋转位置获取光学数据，该旋转位置对应于搂齿梁117’的第二角位置A2。因此，触发所述至少一个光学传感器204的时刻可以根据需要通过相应地调节延迟来改变。

此外，所述至少一个光学传感器204、206、208(如图5所示的第一光学传感器204)的位置和/或方向可以是可调节的。特别地，所述至少一个光学传感器204在竖直方向上的位置可以是可调节的，例如通过将所述至少一个传感器204安装在可延伸支撑件等上。为了仅调节所述至少一个光学传感器204的定向及其视野205，可以枢转地安装所述至少一个光学传感器204。更具体地，所述至少一个光学传感器204可以绕平行于收割台110的横向L的水平轴线枢转地安装。因此，所述至少一个光学传感器204的位置和定向可以根据拔禾轮116在竖直和/或水平方向上的位置而调节。

例如，如果拔禾轮116从其初始位置116移动到如图5所示的移位位置116’，则可以调节第一光学传感器204的位置和/或定向，使得当拔禾轮116’布置在与搂齿梁117b’的第一角位置A1相对应的旋转位置时，第一视野205被引导穿过搂齿梁117a’、117b’和117c’之间的拔禾轮116’。甚至更优选地，可以调节第一光学传感器204的位置和定向，使得第一光学传感器204在初始位置的焦点和第一光学传感器204的在移位位置的焦点重合。

调节所述至少一个光学传感器204、206、208的位置和/或定向可以是用于优化所述至少一个光学传感器204、206、208的视野相对于拔禾轮116的定向的替代措施或附加措施。

参照图6描述了根据本发明的方法300的示例性实施例。方法300可以通过上述系统200或农用车100来执行。然而，显而易见的是，方法300也可以由适合于实现本文所定义的方法的任何其他系统来执行。

在收割操作期间，操作配置为与农用车100一起使用的收割台110(步骤a)，其中收割台110的拔禾轮116围绕拔禾轮轴线旋转。当拔禾轮116旋转时，如上所述，通过拔禾轮旋转位置传感器202检测拔禾轮116的旋转位置(步骤b，b1)。拔禾轮旋转位置传感器202可以产生指示拔禾轮116的旋转位置的输出信号(步骤b2)，并将输出信号提供给控制单元212(步骤b3)。例如，拔禾轮旋转位置传感器202检测处于预定角位置的至少一个或全部搂齿梁117。因此，输出信号例如通过脉冲信号指示搂齿梁117被定位在预定的角位置。

然后，当拔禾轮116位于至少一个预定旋转位置时，触发所述至少一个光学传感器204、206、208(步骤c)。例如，当搂齿梁117b处于第一旋转位置A1时，触发所述至少一个光学传感器204、206、208。为了触发所述至少一个光学传感器204、206、208，控制单元212可以基于输出信号产生触发信号(步骤c1)，并将输出信号提供给所述至少一个光学传感器204、206、208，从而触发所述至少一个光学传感器204、206、208(步骤c2)。可选地，控制单元212可以用延迟触发所述至少一个光学传感器204、206、208(步骤c3)，以根据需要调节触发所述至少一个光学传感器204、206、208的时刻。如上所述，控制单元212可以基于拔禾轮116的水平和/或竖直位置或者拔禾轮116的最佳旋转位置来确定延迟。当所述至少一个光学传感器204、206、208被触发时，其在其视野205、207、209内获取光学数据，例如图像数据。以这种方式，由至少一个光学传感器204、206、208获取的光学数据与拔禾轮116的旋转位置同步，从而便于数据处理。

应当理解的是，由控制单元212执行的方法300的步骤可以在加载和执行有形计算机可读介质上有形存储的软件代码或指令时执行。因此，本文所述的控制单元执行的任何功能都可以以有形存储在有形计算机可读介质上的软件代码或指令来实现。电子控制单元通过与计算机可读介质的直接接口或通过有线和/或无线网络加载软件代码或指令。在电子控制单元加载并执行这种软件代码或指令时，电子控制单元可以执行本文所述的任何功能。

此处使用的术语“软件代码”或“代码”是指影响计算机或电子控制单元操作的任何指令或指令集。它们可以以计算机可执行的形式存在，例如机器代码，它是由计算机的中央处理单元或由电子控制单元以人类可理解的形式直接执行的指令和数据集，例如源代码，它可以被编译以由计算机的中央处理单元或电子控制单元执行，或者中间形式，诸如由编译器产生的目标代码。如本文所使用的，术语“软件代码”或“代码”还包括任何人类可理解的计算机指令或指令集，例如脚本，其可以在计算机的中央处理单元或电子控制单元执行的解释器的帮助下动态执行。

根据上述说明书，本发明的这些和其他优点对于本领域技术人员将是显而易见的。因此，本领域技术人员应当认识到，在不脱离本发明的广义发明概念的情况下，可以对上述实施例进行改变或修改。应当理解，本发明不限于本文所述的特定实施例，而是倾向于包括在由所附权利要求限定的本发明范围内的所有变化和修改。

Claims (15)

1.一种用于基于传感器对收割操作进行监测的系统(200)，所述系统(200)包括：

收割台(110)，所述收割台包括框架(112)和相对于所述框架(112)可旋转地支撑的拔禾轮(116)；

至少一个光学传感器(204、206、208)，其配置为获取所述至少一个光学传感器(204、206、208)的视野(205、207、209)内的光学数据，其中所述拔禾轮(116)被部分地布置在所述至少一个光学传感器(204、206、208)的视野(205、207、209)内或能够移动通过所述视野；和

拔禾轮旋转位置传感器(202)，其配置为检测所述拔禾轮(116)的旋转位置；

其特征在于，

所述系统(200)配置为基于检测到的旋转位置在所述拔禾轮(116)的预定旋转位置触发所述至少一个光学传感器(204、206、208)。

2.根据权利要求1所述的系统(200)，其特征在于，所述至少一个拔禾轮旋转位置传感器(202)的输出信号指示所述拔禾轮(116)的旋转位置，并且所述至少一个光学传感器(204、206、208)配置为响应于与所述拔禾轮旋转位置传感器(202)的输出信号相关联的触发信号而获取光学数据。

3.根据权利要求2所述的系统(200)，其特征在于，所述系统(200)还包括控制单元(212)，所述控制单元通信地联接至所述至少一个光学传感器(204、206、208)和所述拔禾轮旋转位置传感器(202)，其中所述控制单元(212)配置为通过基于所述拔禾轮旋转位置传感器(202)的输出信号提供所述触发信号而触发所述至少一个光学传感器(204、206、208)。

4.根据权利要求3所述的系统(200)，其特征在于，所述控制单元(212)配置为接收所述拔禾轮旋转位置传感器(202)的输出信号，并且在取决于所述拔禾轮(116)的水平和/或竖直位置的延迟之后将所述触发信号提供给所述至少一个光学传感器(204、206、208)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)，其特征在于，根据所述拔禾轮(116)的结构和所述至少一个光学传感器(204、206、208)的视野(205、207、209)，为所述至少一个光学传感器(204、206、208)中的每个限定所述拔禾轮(116)的最佳旋转位置，其中所述触发信号与所述拔禾轮(116)的最佳旋转位置相关联。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)，其特征在于，所述拔禾轮(116)包括在所述收割台(110)的横向方向(L)上延伸的多个搂齿梁(117)，其中，所述多个搂齿梁(117)中的各搂齿梁(117)在所述拔禾轮(116)的圆周方向上彼此间隔开，其中，所述拔禾轮旋转位置传感器(202)的输出信号指示所述多个搂齿梁(117)中的至少一个搂齿梁的角位置(A1)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)，其特征在于：

所述至少一个光学传感器(204、206)安装在所述收割台(110)上和/或安装在承载所述收割台(110)的农用车(100)上，其中所述至少一个光学传感器(204、206)的视野(205、207)指向所述收割台(110)的前方；或者

所述至少一个光学传感器(208)安装在所述拔禾轮(116)上，其中，所述至少一个光学传感器(208)的视野(209)指向所述拔禾轮(116)的径向方向。

8.根据权利要求7所述的系统(200)，其特征在于，所述至少一个光学传感器(208)安装在所述拔禾轮(116)上，并且所述控制单元(212)配置为在所述拔禾轮(116)的第一旋转位置和所述拔禾轮(116)的第二旋转位置触发所述至少一个光学传感器(208)，其中所述至少一个光学传感器(208)的视野(209)在所述拔禾轮(116)的所述第一旋转位置中的定向不同于所述视野(209)在所述拔禾轮(116)的所述第二旋转位置中的定向。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)，其特征在于，所述至少一个光学传感器(204、206、208)是雷达传感器、激光雷达传感器、激光传感器、相机中的一个。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)，其特征在于，所述拔禾轮旋转位置传感器(202)被分配给所述拔禾轮(116)的轴(119)；或

所述旋转拔禾轮位置传感器(202)被布置为与所述拔禾轮(116)的外周相邻，并且配置为检测经过所述拔禾轮旋转位置传感器(202a)的所述拔禾轮(116)的搂齿梁(117)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统(200)，其特征在于，所述拔禾轮旋转位置传感器(202)包括编码器、感应传感器、磁传感器、光学传感器或机械传感器中的一者或其组合。

12.一种农用车(100)，特别是联合收割机(100)，其包括根据权利要求1至11中任一项所述的系统(200)。

13.一种用于基于传感器对收割操作进行监测的方法(300)，所述方法(300)包括以下步骤：

操作收割台(110)，从而使收割台(110)的拔禾轮(116)围绕拔禾轮轴线旋转；

在所述拔禾轮(116)旋转时，通过拔禾轮旋转位置传感器(202)检测所述拔禾轮(116)的旋转位置；

当所述拔禾轮(116)位于至少一个预定旋转位置时触发至少一个光学传感器(204、206、208)；和

当触发时通过所述至少一个光学传感器(204、206、208)获取光学数据。

14.根据权利要求13所述的方法(300)，其特征在于，所述方法(300)包括以下步骤：

产生指示由所述拔禾轮旋转位置传感器(202)检测到的所述拔禾轮(116)的旋转位置的输出信号，并将所述输出信号提供给控制单元(212)；

由所述控制单元(212)基于所述输出信号产生触发信号，并将所述触发信号提供给所述至少一个光学传感器(204、206、208)，从而触发所述至少一个光学传感器(204、206、208)；和

响应于所述触发信号由所述至少一个光学传感器(204、206、208)获取光学数据；

其中所述控制单元(212)通过延迟而将所述触发信号提供给所述至少一个光学传感器(204、206、208)。

15.根据权利要求14所述的方法(300)，其特征在于，所述控制单元(212)基于以下各项而确定所述延迟：

拔禾轮(116)的水平和/或竖直位置；或

为所述至少一个光学传感器(204、206、208)限定的所述拔禾轮(116)的最佳旋转位置。