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Die Erfindung betrifft ein Ertragserfassungssystem für Getreidekörner, die mit einem Mähdrescher geerntet werden. Dabei soll nicht nur das Volumen der geernteten Getreidekörner, sondern auch die Masse des Ernteguts bestimmt werden können. Dabei soll unter Getreide auch Raps, Grassamen und andere Körnerfrüchte verstanden werden.
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Der Begriff „Precision Farming” hat sich in der Agrartechnik seit einigen Jahren durchgesetzt, da geeignete Ertragsmesssysteme an den unterschiedlichsten Erntemaschinen und auch an Mähdreschern bereits eingesetzt werden.
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Neben an sich bekannten Erfassungssystemen unter Einsatz von Zellenrädern, mit den bekannten Nachteilen dieser Zellenräder, ist aus
DE 10 2008 015 471 A1 ein System bekannt, bei dem geerntete Getreidekörner in sich um eine Rotationsachse drehbare Behälter zur Bestimmung des Volumens gefüllt werden und ein Teil dieser Körner dann nach Entleerung aus einem dieser Behälter in einem anderen, in der Regel kleineren Behälter gefüllt und dann dieser gefüllte Behälter mit dem wiederum bekannten Volumen gewogen wird.
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Dabei hat es sich herausgestellt, dass das Öffnen und wieder Verschließen der rotierenden Behälter Probleme bereitet. Es ist eine aufwändige Mechanik erforderlich, die gegen Beschädigung anfällig ist und einem hohen Verschleiß unterliegt. Für die Entleerung ist eine recht lange Zeit erforderlich.
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Bei höheren Ernteerträgen ist die zum Entleeren zur Verfügung stehende Zeit, bei den sich mit entsprechend hoher Drehzahl drehenden Behältern gering und es besteht die Gefahr, dass keine ausreichende Menge an geernteten Getreidekörnern auch tatsächlich gewogen werden kann. Durch die entsprechend größeren Fliehkräfte, die auf die Getreidekörner bei der Drehung wirken ist auch die Befüllung des Behälters mit dem die Masse bestimmt werden soll problematisch.
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Durch den konstruktionsbedingten Aufbau ist eine Reinigung der sich drehenden Behälter schwierig und aufwändig.
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Außerdem sind immer mehrere Behälter mit Getreide befüllt, wodurch die erforderlichen Antriebsmomente entsprechend hoch sind und auch beim Abbremsen der Drehbewegung entsprechend hohe Kräfte und Momente wirken. Es ist auch entsprechend großer Raumbedarf für den Einbau eines solchen Systems erforderlich.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Ertragserfassung bei der Ernte von Getreidekörnern zu vereinfachen, flexibler zu gestalten und eine ausreichende Messgenauigkeit einzuhalten.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem Ertragserfassungssystem, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
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Bei einem erfindungsgemäßen Ertragserfassungssystem für geerntete Getreidekörner sind eine Einrichtung zur Bestimmung des Volumens geernteter Getreidekörner und eine Einrichtung zur Bestimmung der Masse geernteter Getreidekörner vorhanden, die Behältnisse mit bekanntem Innenvolumen aufweisen.
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Zur Bestimmung des Volumens der geernteten Getreidekörner sind zwei vertikal oben offene starr miteinander verbundene Behältnisse mit jeweils gleichem Innenvolumen vorhanden, die unterhalb der Auslauföffnung eines Pufferbehälters für geerntete Getreidekörner angeordnet sind.
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Diese beiden Behältnisse werden zwischen zwei Umkehrpunkten translatorisch entlang einer die unten offenen Behältnisse temporär verschließenden stationären Bodenplatte hin und her bewegt. Die Bodenplatte weist eine Länge auf, die dem dreifachen Außendurchmesser oder der dreifachen Breite der Behältnisse in Bewegungsrichtung entspricht. Dadurch kann erreicht werden, dass eine sichere Befüllung jeweils mindestens eines dieser Behältnisse erreicht wird, da dieses unterhalb der Auslauföffnung des Pufferbehälters so angeordnet ist, dass die Bodenplatte dieses Behältnis während des Befüllens von unten verschließt, während das andere Behältnis in Richtung eines der Umkehrpunkte soweit bewegt worden ist, dass seine untere Öffnung frei gegeben ist und die Getreidekörner aus diesem Behältnis ungehindert von der Bodenplatte auslaufen können.
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Außerdem ist an einer Seite neben der Bodenplatte ein weiteres Behältnis, das eine verschließbare Bodenöffnung aufweist, so angeordnet, dass zumindest ein Teil der Getreidekörner, der aus einem der beiden anderen Behältnisse in dieses weitere Behältnis mit bekanntem Innenvolumen gelangt, wenn das Behältnis soweit in Richtung eines der Umkehrpunkte verschoben ist, dass die Bodenplatte die untere Öffnung des Behältnisses zumindest teilweise freigibt. Am weiteren Behältnis ist eine Einrichtung zur Bestimmung der Masse vorhanden, mit der die Masse des in das weitere Behältnis gefüllten Ernteguts bestimmt werden kann, da die Eigenmasse des weiteren Behältnisses bekannt ist.
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Da die Anzahl der mit dem weiteren Behältnis bestimmten Massen und das gesamte Volumen der geernteten Getreidekörner so bekannt sind, kann eine einfache Hochrechnung zur Bestimmung der Gesamtmasse an geernteten Getreidekörnern mit ausreichender Genauigkeit erfolgen. Das weitere Behältnis kann ein kleineres Innenvolumen, als die beiden Behältnisse aufweisen.
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Die beiden Behältnisse sollten mit einer Verbindungsplatte an ihren oberen Rändern miteinander verbunden sein, die die Auslauföffnung des Pufferbehälters temporär bei der translatorischen Bewegung der Behältnisse verschließt. Die Verbindungsplatte sollte dabei eine Länge aufweisen, die dem Außendurchmesser oder der Breite der Behältnisse in Bewegungsrichtung entspricht. Dadurch kann ein unerwünschtes Auslaufen von Getreidekörnern aus dem Pufferbehälter vermieden werden, wenn eine translatorische Bewegung der beiden Behältnisse durchgeführt wird und dabei sich keine Öffnung eines der beiden Behältnisse unterhalb der Auslauföffnung des Pufferbehälters befindet.
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Die Behältnisse können vorteilhaft ausgetauscht werden. Dies kann einmal bei aufgetretenem Verschleiß, für eine Reinigung, aber besonders vorteilhaft für eine Anpassung an unterschiedliche Getreidekörnerarten erfolgen. So können jeweils Paare von Behältnissen mit unterschiedlichem Innenvolumen ausgetauscht werden, um ein an die Getreidekörnergröße angepasstes Innenvolumen der Behältnisse einhalten zu können. So können beispielsweise Paare mit größerem Innenvolumen bei Getreidekörnern mit kleiner Dichte gewählt werden. Paare von Behältnissen mit kleinerem Innenvolumen können für kleinere Körner oder bei geringem momentanem Ernteertrag genutzt werden.
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Das Innenvolumen des Pufferbehälters sollte größer sein, als jedes der eingesetzten Behältnisse mit denen das Volumen der geernteten Getreidekörner bestimmt wird.
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Bevorzugt wird dabei die Höhe der Behältnisse variiert und dann kann die Höhe der Bodenplatte so verstellt werden, dass sie an die Höhe der Behältnisse und die Höhe in der die Auslauföffnung des Pufferbehälters angeordnet ist, angepasst werden kann.
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Vorteilhaft ist die Bodenplatte oder ein Teil der Bodenplatte klappbar. Dadurch kann bei einer Störung des Bewegungsmechanismus für die Behältnisse ein weiteres Arbeiten des Mähdreschers, allerdings ohne eine Ertragserfassung durchgeführt werden. Die geernteten Getreidekörner können dann aus dem Pufferbehälter direkt in den Körnertank fallen, ohne dass Getreidekörner in eines der Behältnisse gelangen können. Die Behältnisse können dabei dann ggf. auch manuell so verschoben werden, dass die Auslauföffnung des Pufferbehälters freigegeben ist.
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Die Bodenplatte sollte symmetrisch zur Auslauföffnung des Pufferbehälters angeordnet sein, so dass die in Bewegungsrichtung der Behältnisse äußeren Ränder der Bodenplatte den gleichen Abstand zum Mittel- oder Flächenschwerpunkt der Auslauföffnung aufweisen. Dabei wird bei der translatorischen Hin- und Herbewegung der Behältnisse ab einem bestimmten jeweils gleichen zurück gelegten Weg die untere Öffnung eines der beiden Behältnisse freigegeben und dieses kann so entleert werden, während das andere Behältnis unterhalb der Auslauföffnung des Pufferbehälters zum Befüllen angeordnet ist.
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Die oberen Öffnungen der Behältnisse sollten den gleichen Querschnitt, wie die Auslauföffnung des Pufferbehälters aufweisen. Dies betrifft sowohl die geometrische Gestalt, wie auch die Dimensionierung.
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Vorteilhaft können an den Rändern der Auslauföffnung, den oberen und/oder den unteren Rändern der Behältnisse Abstreif- und/oder Dichtelemente in Form von elastischen Lippen oder Borsten vorhanden sein, die ein unerwünschtes Austreten von Getreidekörnern bei geringem Verschleiß verhindern helfen können.
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Die auf Verschleiß beanspruchten Oberflächen der Auslauföffnung, der Verbindungsplatte, der Bodenplatte und/oder die Ränder der Behältnisse können mit einer reibungsmindernden Beschichtung, z. B. aus PTFE beschichtet sein.
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Zur Bestimmung des Volumens an Getreidekörnern in den Behältnissen kann mindestens ein Füllstandssensor vorhanden sein. Dieser kann beispielsweise innerhalb des Pufferbehälters angeordnet und beispielsweise in Form einer optischen Lichtschranke oder eines Abstandsradarsensors ausgebildet sein.
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Es sollte auch ein Sensor zur Erfassung der Anzahl der Bewegungen der Behältnisse vorhanden sein, mit dessen Hilfe das geerntete Volumen bestimmt werden kann, da dann das Produkt der Anzahl mit der Summe der einzelnen Volumina der mit Getreidekörnern befüllten Behältnisse dem Gesamtvolumen entspricht.
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Die Masse kann maximal bei jeder Hin- oder Herbewegung der beiden Behältnisse mittels des weiteren Behältnisses bestimmt werden. Die Massebestimmung kann aber auch zyklisch mit kleinerer Frequenz, also in größeren Zeitabständen erfolgen, was durchaus zu einer ausreichenden Messgenauigkeit führt. In diesen Fällen kann auch eine längere Zeit für die Massebestimmung genutzt werden, wodurch der Messfehler weiter reduziert werden kann.
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Außerdem besteht die Möglichkeit die Frequenz mit der eine Massebestimmung durchgeführt wird, beispielsweise an den momentan geernteten Ertrag oder einer sich nicht oder stärker ändernden Dichte des Ernteguts anzupassen, so dass die Massebestimmung häufiger oder weniger häufig durchgeführt wird.
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Da für die Bestimmung der Masse ein bestimmter Zeitraum erforderlich sein kann, um eine ausreichende Messgenauigkeit zu erreichen, kann der Messvorgang entsprechend lang gewählt werden. Da in dieser Zeit keine Volumenbestimmung erfolgen kann, ist die Öffnung des Pufferbehälters geschlossen und geerntete Getreidekörner können im Pufferbehälter vorgehalten werden.
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Eine Einrichtung zur Massebestimmung kann beispielsweise mit herkömmlichen Dehnungsmessstreifen oder anderen geeigneten Kraftsensoren ausgebildet sein. In Phasen in denen das weitere Behältnis geleert ist, kann seine Eigenmasse bestimmt und dann eine Veränderung der Eigenmasse korrigiert werden. Bei einer erheblichen Erhöhung kann auch ein Warnsignal generiert werden.
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Sowohl bei entleertem, wie auch bei befülltem weiteren Behältnis kann die Massebestimmung im gleichen Zustand mehrfach wiederholt werden, und dabei Messfehler durch Mittelwertbildung, Glättung, Filterung oder mittels Bandpass zumindest reduziert werden.
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An der Einrichtung zur Bestimmung der Masse kann auch mindestens ein Beschleunigungssensor und/oder ein Neigungssensor vorhanden sein. Dadurch können Fehler bei einer Ernte an einer Hanglage oder beim Anfahren und Bremsen des Mähdreschers minimiert werden.
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Ist ein Positionsbestimmungssystem am Mähdrescher vorhanden, kann insbesondere beim Precision Farming der konkrete Ernteertrag auf dem jeweiligen gerade geernteten Flächenabschnitt eines Ackers bestimmt und beispielsweise bei der Ermittlung des nachfolgenden Düngemittelbedarfs an dieser Stelle berücksichtigt werden.
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Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
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1 in schematischer Form ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Ertragserfassungssystems beim Befüllen eines Behältnisses,
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2 das Beispiel nach 1 in einer Position von Behältnissen, bei der keine Befüllung eines Behältnisses erfolgt;
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3 das Beispiel nach 1 in einer Position von Behältnissen, bei der eine Entleerung eines Behältnisses in ein weiteres Behältnis zur Bestimmung der Masse erfolgt und
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4 eine Draufsicht auf zwei Behältnisse zur Volumenbestimmung, die auf einer Bodenplatte angeordnet und mit einer Verbindungsplatte verbunden sind.
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In den 1 bis 3 ist schematisch der Aufbau eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Ertragserfassungssystems in einem Mähdrescher gezeigt.
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Dabei werden schüttgutartige Getreidekörner, wie Getreide, Öl-, Hülsenfrüchte aber auch Häckselgut mittels eines Elevators nach der eigentlichen Ernte mittels des Elevators 8 in einen Pufferbehälter 7 gefördert. Unterhalb der Auslauföffnung des Pufferbehälters 7 sind zwei Behältnisse 5 und 6 auf einer Bodenplatte 9 verschiebbar angeordnet. Die Behältnisse 5 und 6 weisen oben und unten jeweils eine Öffnung auf und haben ein bekanntes Innenvolumen. Sie sind mit einer Verbindungsplatte 10 fest miteinander verbunden. Mittels einer nicht dargestellten Mechanik können die Behältnisse 5 und 6 entlang der Bodenplatte 9 translatorisch hin und her bewegt werden. Dabei verschließt die Bodenplatte 9 temporär die unteren Öffnungen der Behältnisse 5 und 6 bei bestimmten Positionen. Dies ist beispielsweise in der Darstellung von 1 das rechte Behältnis 6. Dieses Behältnis 6 ist dabei genau unterhalb der Auslauföffnung des Pufferbehälters 7 angeordnet und wird demzufolge randvoll befüllt. Der obere Rand des Behältnisses 6 schließt nahezu bündig bis auf eine kleinen Spalt mit der Auslauföffnung des Pufferbehälters 7 ab. In der gezeigten Position ist das zweite Behältnis bis an einen Umkehrpunkt verschoben worden. Dabei ist die Bodenplatte 9 so angeordnet, dass die untere Öffnung des Behältnisses 5 offen ist und dieses so entleert werden kann.
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Beide Behältnisse 5 und 6 sind mit der Zwischenplatte 10 an ihren oberen Rändern fest verbunden, so dass sie nur gemeinsam bewegt werden können.
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Außerdem ist hier rechts neben und unterhalb der Bodenplatte 9 ein weiteres Behältnis 3 angeordnet, mit dessen Hilfe eine Massebestimmung möglich ist. Am weiteren Behältnis 3 ist im Bereich des Bodens eine Klappe als Verschluss 11 angebracht, über die eine Entleerung nach einer Massebestimmung von Erntegut möglich ist.
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Im Pufferbehälter 7 sind zwei Füllstandssensoren 1 und 2 vorhanden, mit denen eine vollständige Befüllung der Behältnisse 5 und 6 überwacht werden kann. Damit kann gesichert werden, dass die Behältnisse 5 und 6 erst nach vollständiger Befüllung eines der beiden Behältnisse 5 oder 6 verschoben und danach das gefüllte Behältnis 5 oder 6 entleert werden kann.
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In der Darstellung von 2 sind die Behältnisse 5 und 6 so verschoben, dass keine Befüllung erfolgt und die Auslauföffnung des Pufferbehälters 7 mit der Verbindungsplatte 10 vollständig verschlossen ist. In dieser Position erfolgen keine Befüllung und auch keine Entleerung.
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In 3 ist eine Position der Behältnisse 5 und 6 gezeigt, in der das linke Behältnis 5 aus dem Pufferbehälter 7 befüllt und das rechte Behältnis 6 über dem weiteren Behältnis 3 entleert wird. Dabei gelangt ein Teil der geernteten Getreidekörner in das weitere Behältnis 3, dessen Verschluss 11 dann geschlossen ist. Mittels der Einrichtung 4 zur Bestimmung der Masse kann die gesamte Masse des vollständig befüllten weiteren Behältnisses 3 bestimmt und da die Eigenmasse des weiteren Behältnisses 3 bekannt ist, die Masse der im weiteren Behältnis 3 enthaltenen Getreidekörner bestimmt werden. Die gesamte geerntete Masse kann wieder bestimmt werden, da der Volumenanteil an geernteten Getreidekörnern, bei dem die Masse bestimmt worden ist und das gesamte geerntete Volumen bekannt sind.
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Durch Öffnen des Verschlusselements 11 kann das weitere Behältnis 3, vor der Durchführung einer weiteren Befüllung mit Bestimmung der Masse, entleert werden.
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Beim Verschieben der Behältnisse 5 und 6 in Richtung des weiteren Behältnis 3 kann das Verschlusselement 11 geöffnet und dieses entleert werden, bevor eine erneute Befüllung für eine nachfolgende Massebstimmung erfolgt. Das Öffnen des Verschlusselements 11 kann beispielsweise mit einem nicht dargestellten Gestänge, das am Behältnis 6 angebracht sein kann, erfolgen. Das Entleeren des weiteren Behältnisses 3 kann durch dessen schrägen Boden erleichtert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008015471 A1 [0003]
