DE102013112080A1

DE102013112080A1 - Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine mit einer optischen Sensoreinheit

Info

Publication number: DE102013112080A1
Application number: DE201310112080
Authority: DE
Inventors: Bastian Kriebel; Frédéric Fischer; Norbert Diekhans; Allan Reinhold Kildeby
Original assignee: Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH
Current assignee: Claas Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH
Priority date: 2013-11-04
Filing date: 2013-11-04
Publication date: 2015-05-07
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: DE102013112080B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) mit mindestens einem Arbeitsaggregat (16), welches einen Erntegutstrom (22) mit kinetischer Energie beaufschlagt, mindestens einer optischen Sensoreinheit (36) zur Erzeugung eines Bildes und/oder einer Bilderfolge (52) des Erntegutstromes (22), wobei die optische Sensoreinheit (36) den Erntegutstrom (22) an einer dem betreffenden Arbeitsaggregat (16) nachgeordneten Position erfasst, und einer Auswerteeinheit (44) zur Analyse des Bildes und/oder der Bilderfolge (52). Erfindungsgemäß sind die optische Sensoreinheit (36) und die Auswerteeinheit (44) derart ausgebildet und eingerichtet, basierend auf dem Bild und/oder der Bilderfolge (52) der optischen Sensoreinheit (36) eine Geschwindigkeit (v) des Erntegutstromes (22) durch die Auswerteeinheit (44) zu bestimmen..

Description

Die Erfindung betrifft eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine mit einer optischen Sensoreinheit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit eines Erntegutstromes einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine mit mindestens einer optischen Sensoreinheit.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen, insbesondere selbstfahrende Erntemaschinen wie Mähdrescher oder Feldhäcksler, werden zum Schneiden und/oder Aufnehmen von Erntegut, beispielsweise Gras, Getreide oder Mais, eingesetzt. Das Erntegut wird dabei in Form eines Erntegutstromes transportiert und von einem oder mehreren Arbeitsaggregaten der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine bearbeitet. Bei einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine in Form eines Feldhäckslers kann der Erntegutstrom beispielsweise zunächst durch ein Arbeitsaggregat in Form eines Häckselaggregates zerkleinert und durch ein Arbeitsaggregat in Form eines Nachbeschleunigers weiter beschleunigt werden, um das zerkleinerte Erntegut des Erntegutstromes durch eine Auswurfvorrichtung auf ein Transportfahrzeug zu laden. Der Fluss des Erntegutstromes kann aufgrund unterschiedlicher Einflüsse gestört werden, beispielsweise durch eine fehlerhafte Einstellung eines Aggregates, wodurch es zu einem Stillstand der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine kommen kann. Daher muss ein Bediener der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zur Gewährleistung eines störungsfreien Betriebs der Arbeitsmaschine den Fluss des Erntegutstromes überwachen, um im Falle einer Störung, beispielsweise einer Blockade, rechtzeitig eingreifen zu können, was von dem Bediener eine erhebliche Konzentration während des gesamten Erntevorganges erfordert.
Aus der DE 60 2004 011 373 T2 ist eine Erntemaschine mit einer Häckseleinrichtung zum Schneiden von Erntegut auf kurze Längen bekannt, wobei die Erntemaschine einen Erntegutparametersensor in Form einer Kamera aufweist, der dahingehend wirkt, einen granulometrischen Parameter des gehäckselten Erntegutes zu messen. Hierbei erfolgt zwar eine optische Erfassung des gehäckselten Erntegutes und eine Messung eines oder mehrerer granulometrischer Parameter, beispielsweise der Länge oder der Fläche der gehäckselten Erntegutpartikel, etwaige Störungen des Flusses des Erntegutstromes sind jedoch mit dem Erntegutparametersensor nicht erfassbar. Eine frühzeitige Erkennung von Störungen des Gutflusses des Erntegutes ist jedoch für einen störungsfreien Betrieb der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine nötig.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zu Grunde, eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine derart weiterzuentwickeln, dass die Erkennung von Gutflussproblemen verbessert wird.
Die Aufgabe wird zum einen durch eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine gemäß Patentanspruch 1 gelöst und zum anderen durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 10 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche enthalten besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung. Dabei kann eine erfindungsgemäße landwirtschaftliche Arbeitsmaschine auch entsprechend den Merkmalen der Verfahrensansprüche weitergebildet sein und umgekehrt.
Eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine mit mindestens einem, insbesondere regelbaren, Arbeitsaggregat, welches einen Erntegutstrom mit kinetischer Energie beaufschlagt, mindestens einer optischen Sensoreinheit zur Erzeugung eines Bildes und/oder einer Bilderfolge des Erntegutstromes, wobei die optische Sensoreinheit den Erntegutstrom an einer dem betreffenden Arbeitsaggregat nachgeordneten Position erfasst, und einer Auswerteeinheit zur Analyse des Bildes und/oder der Bilderfolge. Erfindungsgemäß sind die optische Sensoreinheit und die Auswerteeinheit derart ausgebildet und eingerichtet, basierend auf dem Bild und/oder der Bilderfolge der optischen Sensoreinheit eine Geschwindigkeit des Erntegutstromes durch die Auswerteeinheit zu bestimmen.
Durch die Bestimmung der Geschwindigkeit des Erntegutstromes mittels einer optischen Sensoreinheit wird direkt die tatsächliche Geschwindigkeit des Erntegutes bestimmt. Dies hat den Vorteil, dass bereits kleinere Abweichungen oder Schwankungen in der Geschwindigkeit des Erntegutes erfasst und einem Bediener der Arbeitsmaschine angezeigt werden können. Dadurch kann der Bediener frühzeitig auf Gutflussprobleme oder eine drohende Störung, beispielsweise einer Verstopfung aufgrund einer zu hohen oder zu niedrigen Gutstromgeschwindigkeit, hingewiesen werden und entsprechend in den Ernteprozess eingreifen, so dass eine Störung vermieden werden kann. Zudem kann dem Bediener durch die direkte Messung der Geschwindigkeit des Erntegutstromes eine Empfehlung zur Einstellung eines Arbeitsaggregates, beispielsweise in Form eines Nachbeschleunigers eines Feldhäckslers mit einem einstellbaren Nachbeschleunigerspalt, gegeben werden, wenn beispielsweise Parameter des betreffenden Arbeitsaggregates nicht zu der direkt gemessenen Geschwindigkeit des Erntegutes passen. Somit kann durch die direkte Bestimmung der Geschwindigkeit des Gutflusses mittels der optischen Sensoreinheit die Erkennung von Gutflussproblemen verbessert werden, wodurch Stillstandszeiten der Arbeitsmaschine vermieden oder zumindest reduziert werden können. Ein weiterer Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Bestimmung der Geschwindigkeit des Erntegutes kostengünstig in ein bereits vorhandenes optisches System zur Erntegutüberwachung integrierbar ist.
In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist das Arbeitsaggregat basierend auf der mittels der optischen Sensoreinheit gemessenen Geschwindigkeit regelbar. Die Regelung des Arbeitsaggregates der Arbeitsmaschine kann dabei automatisch in Abhängigkeit der bestimmten Geschwindigkeit des Erntegutes erfolgen. Dadurch kann, insbesondere bei einer kontinuierlichen Bestimmung der Geschwindigkeit des Erntegutes, eine kontinuierliche Regelung der Geschwindigkeit des Erntegutstromes ermöglicht werden, beispielsweise zur Einhaltung einer voreingestellten Sollgeschwindigkeit. Darüber hinaus kann bei einer automatischen Regelung des Arbeitsaggregates, beispielsweise bei einer zu großen Abweichung der Geschwindigkeit des Erntegutstromes von einem Sollwert, der Erntegutstrom gestoppt werden, beispielsweise durch Anhalten der Arbeitsmaschine oder Stoppen der Erntegutförderung. Dadurch kann beispielsweise eine Verstopfung entlang des Ernteguttransportweges innerhalb der Arbeitsmaschine rechtzeitig verhindert werden, wodurch Stillstandszeiten der Arbeitsmaschine vermieden oder zumindest reduziert werden können. Durch eine Regelung des Arbeitsaggregates basierend auf der mittels der optischen Sensoreinheit gemessenen Geschwindigkeit des Erntegutstromes kann der Bediener der Arbeitsmaschine entlastet werden und die Effizienz eines Überladevorgangs kann aufgrund des gleichmäßigeren Erntegutflusses und der an die Überladedistanz anpassbaren Geschwindigkeit verbessert werden.
Die optische Sensoreinheit und die Auswerteeinheit sind derart ausgebildet und eingerichtet, mindestens ein bewegungsunscharfes Bild des Erntegutstromes zu erzeugen und basierend auf dem mindestens einen bewegungsunscharfen Bild die Geschwindigkeit des Erntegutstromes zu bestimmen. Bei der Erzeugung eines bewegungsunscharfen Bildes wird ein relativ zur optischen Sensoreinheit bewegtes Objekt, beispielsweise ein Erntegutpartikel in dem Erntegutstrom, durch die optischen Sensoreinheit fokussiert und relativ zur optischen Sensoreinheit bewegt. Durch die Fokussierung wird das Objekt klar und im wesentlichen unverschwommen abgebildet, jedoch entsteht aufgrund der Bewegung des Objektes relativ zu der optischen Sensoreinheit eine Bewegungsunschärfe, die einem Verwischen des Objektes ähnelt. Diese Bewegungsunschärfe weist eine klare Richtungskomponente auf, da Bildpunkte, die das Objekt in einer Abbildung darstellen, zu Linien verzehrt werden können, wobei die Ausgestaltung und Länge dieser Linien der Bewegung des Objektes während der Belichtungsdauer entspricht. Diese Linien weisen innerhalb eines bewegungsunscharfen Bildes im Wesentlichen dieselbe geometrische Form und Länge auf, da sie zeitgleich durch die Bewegung desselben Objektes entstanden sind. Durch diese Richtungskomponente unterscheidet sich die Bewegungsunschärfe von einer Abbildungsunschärfe des Objektes aufgrund einer ungenauen Fokussierung. Aufgrund der Form der Bewegungsunschärfe, insbesondere der Länge der Verzerrung der Bewegungsunschärfe, kann mittels der Belichtungsdauer und/oder Beleuchtungsdauer zusammen mit einer bekannten oder ermittelten Größe des Objektes direkt die tatsächliche Geschwindigkeit des Objektes, beispielsweise des Erntegutpartikels in dem Erntegutstrom, bestimmt werden. Das bewegungsunscharfe Bild sollte dabei eine Bewegungsunschärfe aufweisen, die auswertbar in einem Bild der optischen Sensoreinheit erfasst werden kann. Die Nutzung der Bewegungsunschärfe zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Erntegutstromes kann anhand eines einzelnen Bildes durchgeführt werden und ermöglicht die kostengünstige Verwendung bereits vorhandener optische Sensoreinheiten.
Die optische Sensoreinheit und die Auswerteeinheit können zusätzlich oder alternativ derart ausgebildet und eingerichtet sein, anhand einer Bilderfolge die Geschwindigkeit des Erntegutstromes zu ermitteln. Bei einer Bilderfolge werden von der optischen Sensoreinheit zwei oder mehr Bilder innerhalb eines bestimmten Zeitraumes erzeugt, wobei der Zeitraum so kurz ist, dass in mindestens zwei aufeinanderfolgenden Bildern der Bilderfolge ein und dasselbe Objekt, beispielsweise ein Erntegutpartikel, auswertbar erfasst wird. Dabei wird die Strecke, die dasselbe Objekt beispielsweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bilder zurückgelegt hat erfasst und mittels der Zeit, die zwischen der Erzeugung dieser beiden Bilder liegt, die Geschwindigkeit der Objektes, beispielsweise des Erntegutpartikels, bestimmt. Dadurch kann optisch direkt die tatsächliche Geschwindigkeit des Erntegutstromes bestimmt werden. Zudem kann die Bestimmung kostengünstig in eine bereits bestehende optische Sensoreinheit eingerüstet werden.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die optische Sensoreinheit eine Digitalkamera zur Aufnahme eines Bildes und/oder einer Bilderserie des Erntegutstromes auf. Die optische Sensoreinheit kann eine zwei- oder dreidimensional aufnehmende optische Sensoreinheit aufweisen, beispielsweise eine Digitalkamera, ein Lasersensor, oder einer Laufzeitkamera, im Englischen Time-Of-Flight-Camera genannt. Die Digitalkamera kann eine zwei- oder dreidimensional aufnehmende Digitalkamera sein. Eine Digitalkamera hat den Vorteil, dass die aufgenommen Bilder und/oder Bilderfolgen unmittelbar weitergeleitet und/oder ausgewertet werden können. Zudem bietet die Digitalkamera vielfältige Einstellungsmöglichkeiten für eine optimale optische Erfassung des Erntegutstromes.
In einer vorteilhaften Ausführung weist die optische Sensoreinheit eine regelbare Beleuchtungseinheit auf. Die regelbare Beleuchtungseinheit hat den Vorteil, dass beispielsweise zur Aufnahme eines bewegungsunscharfen Bildes des Erntegutstromes neben der Belichtungszeit auch die Möglichkeit der Einstellung der Belichtungsdauer gegeben ist, um beispielsweise bei geöffneter Blende ein bewegungsunscharfes Bild mittels einer entsprechenden Beleuchtungsdauer zu erzeugen. Zur Aufnahme einer Bilderfolge kann die Beleuchtungseinheit beispielsweise ähnlich einem Stroboskop geregelt sein, wodurch bei geöffneter Blende der optischen Sensoreinheit eine Bilderfolge des Erntegutstromes erzeugt werden kann. Dadurch kann die Erzeugung eines bewegungsunscharfen Bildes und/oder einer Bilderfolge, insbesondere bei unterschiedlichem Erntegut, verbessert werden.
Durch eine Visualisierungseinrichtung, die zur Anzeige des erfassten Erntegutstromes und/oder der gemessenen Geschwindigkeit des Erntegutstromes vorgesehen ist, können dem Bediener die von der optischen Sensoreinheit erzeugten Bilder und/oder Bilderfolgen des Erntegutstromes unmittelbar angezeigt werden, insbesondere zusammen mit der bestimmten Geschwindigkeit des Erntegutstromes. Dadurch können dem Bediener zusätzliche Informationen über den Zustand des Erntegutes angezeigt werden. Zudem kann die Anzeige der direkt gemessenen tatsächlichen Geschwindigkeit des Erntegutstromes kostengünstig in eine bereits bestehende Anzeige integriert werden.
Vorzugseise ist die Auswerteeinheit in die optische Sensoreinheit integriert. Die Integration der Auswerteeinheit in die optische Sensoreinheit hat den Vorteil, dass eine räumlich kompakte Einheit geschaffen werden kann, die ohne großen Aufwand nachgerüstet werden kann. Zudem bietet die Integration der Auswerteeinheit in die Sensoreinheit den Vorteil, dass eine Auswertung der durch die optische Sensoreinheit erfassten einzelnen Bilder und/oder Bilderfolgen unmittelbar in der Sensoreinheit erfolgen kann und als Ausgangssignal direkt die gemessene Geschwindigkeit des Erntegutstromes bereitgestellt werden kann, beispielsweise für eine Steuerungs- und Regeleinheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist das Arbeitsaggregat ein regelbarer Nachbeschleuniger eines Feldhäckslers. Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen in Form eines Feldhäckslers weist ein Arbeitsaggregat in Form eines regelbaren Nachbeschleunigers auf, wobei der Nachbeschleuniger den Erntegutstrom regelbar mit kinetischer Energie beaufschlagt, wodurch beispielsweise eine Wurfweite des Erntegutes bei einem Überladevorgang auf ein Transportfahrzeug regelbar ist. Insbesondere kann der Nachbeschleuniger zur Beaufschlagung des Erntegutstromes mit kinetischer Energie einen einstellbaren Spalt zwischen rotierenden Elementen und einem Gehäuse des Nachbeschleunigers aufweisen, durch den der Erntegutstrom hindurch geleitet wird, wobei die Spaltweite dieses Spaltes in Abhängigkeit der direkt bestimmten tatsächlichen Geschwindigkeit des Erntegutstromes, insbesondere automatisch, regelbar sein kann. Dadurch kann der Bediener der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine entlastet werden und besonders durch eine automatische Regelung der Spaltweite können Störungen des Gutflusses des Erntegutstromes vermindert werden.
Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur direkten Messung der tatsächlichen Geschwindigkeit des Erntegutstromes der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine mittels einer optischen Sensoreinheit.
Das Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit eines Erntegutstromes einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine mit mindestens einem Arbeitsaggregat, mindestens einer optischen Sensoreinheit und einer Auswerteeinheit, umfasst erfindungsgemäß die Schritte, dass zumindest ein Teil des Erntegutstromes, insbesondere an einer einem Arbeitsaggregat nachgelagerten Stelle, mit einer optischen Sensoreinheit optisch erfasst wird, wobei mindestens ein Bild und/oder eine Bilderfolge des Erntegutstromes erzeugt wird, und dass eine Bestimmung einer Geschwindigkeit des Erntegutstromes basierend auf der optischen Erfassung erfolgt.
Vorzugweise kann das mindestens eine Arbeitsaggregat basierend auf der bestimmten Geschwindigkeit des Erntegutstromes geregelt werden. Die Regelung des Arbeitsaggregates, beispielsweise eines regelbaren Nachbeschleunigers einer Arbeitsmaschine in Form eines Feldhäckslers, geschieht vorzugsweise automatisch, wodurch eine schnelle Regelung des Arbeitsaggregates gewährleistet werden kann. Dadurch kann beispielsweise bei einer tatsächlich absinkenden Geschwindigkeit des Erntegutstromes in der Auswurfvorrichtung der Nachbeschleuniger gedrosselt werden und/oder weitere Arbeitsaggregate, wie der Erntevorsatz oder das Einzugsorgan, gestoppt werden, um eine Blockade zu vermeiden, was bei der im Stand der Technik üblichen indirekten Bestimmung der Geschwindigkeit des Erntegutstromes nur aus den Parametern eines Arbeitsaggregates, beispielsweise des Nachbeschleunigers, nicht möglich wäre.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung kann mindestens ein bewegungsunscharfes Bild des Gutstromes erfasst werden und basierend auf dem mindestens einen bewegungsunscharfen Bild die Geschwindigkeit des Erntegutstromes bestimmt werden. Ein bewegungsunscharfes Bild kann von einem relativ zur optischen Sensoreinheit bewegten Objekt, beispielsweise einem Erntegutpartikel in dem Erntegutstrom, erzeugt werden, in dem die optischen Sensoreinheit das Objekt fokussiert und mit einer verlängerten Belichtungszeit aufnimmt, während das Objekt sich relativ zur optischen Sensoreinheit bewegt. Durch die Fokussierung wird das Objekt klar und im wesentlichen unverschwommen abgebildet, jedoch entsteht aufgrund der Bewegung des Objektes relativ zu der optischen Sensoreinheit eine Bewegungsunschärfe, die einem Verwischen des Objektes ähnelt. Aus der Länge der Bewegungsunschärfe kann bei bekannter Objektgröße und Belichtungsdauer und/oder Beleuchtungsdauer die während der Aufnahmedauer zurückgelegte Strecke und somit die Geschwindigkeit des Objektes bestimmt werden. Die Nutzung der Bewegungsunschärfe zur direkten Bestimmung der tatsächlichen Geschwindigkeit des Erntegutstromes kann dabei anhand eines einzelnen Bildes durchgeführt werden und ermöglicht die kostengünstige Verwendung bereits vorhandener optische Sensoreinheiten.
Bevorzugt kann mit dem Verfahren zusätzlich oder alternativ die Geschwindigkeit des Erntegutstromes anhand einer Bilderfolge des Erntegutstromes ermittelt werden. Dabei kann durch die optische Sensoreinheit eine Bilderfolge von mindestens zwei Bildern des Erntegutstromes erzeugt werden, wobei mindestens die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bildern der Bilderfolge zurückgelegte Strecke des Objektes, beispielsweise eines Erntegutpartikels, bestimmt und mit der bekannten Zeit zwischen diesen Bildern die tatsächliche Geschwindigkeit des Objektes direkt bestimmt werden kann. Zudem kann die Bestimmung kostengünstig in eine bereits bestehende optische Sensoreinheit eingerüstet werden
Besonders bevorzugt kann eine Belichtungszeit der optischen Sensoreinheit und/oder eine Beleuchtungsdauer des Erntegutstromes eingestellt werden. Die Einstellung der Beleuchtungsdauer kann mittels einer regelbaren Beleuchtungseinheit erfolgen, wobei die Dauer der Beleuchtung des Erntegutstromes, die Intensität der Beleuchtung und/oder die Frequenz der Beleuchtung, beispielsweise stroboskopartig, eingestellt werden kann. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise zur Aufnahme eines bewegungsunscharfen Bildes des Erntegutstromes neben der Belichtungszeit auch die Möglichkeit der Einstellung der Beleuchtungsdauer gegeben ist, um beispielsweise bei geöffneter Blende ein bewegungsunscharfes Bild mittels einer entsprechend lang gewählten Beleuchtungsdauer zu erzeugen. Dadurch kann die Erzeugung eines bewegungsunscharfen Bildes und/oder einer Bilderfolge, insbesondere bei unterschiedlichem Erntegut, verbessert werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche und werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1: einen schematischen Querschnitt durch eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine in Form eines Feldhäckslers;
2: eine schematische Darstellung eines bewegungsunscharfen Bildes eines Erntegutpartikels; und
3: eine schematische Darstellung eine Bilderfolge eines Erntegutpartikels.
In 1 ist eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 10 in Form eines Feldhäckslers dargestellt. Landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen 10 können weiterhin Mähdrescher, selbstfahrende oder gezogene landwirtschaftliche Arbeitsmaschinen, beispielsweise Ballenpressen oder Ladewagen mit einer Erntegutaufnahmevorrichtung sein. Der Feldhäcksler 12 erntet gewachsenes Erntegut 14, beispielsweise Mais, mit einem Arbeitsaggregat 16 in Form eines Erntevorsatzes 18, wobei das Erntegut 14 vom Boden getrennt und dem Feldhäcksler 12 zur weiteren Bearbeitung zugeführt wird. Das Erntegut 14 wird dabei entlang eines Transportweges 20 in Form eines Erntegutstromes 22 durch die Arbeitsmaschine 10, den Feldhäcksler 12, geleitet, um anschließend auf ein Transportfahrzeug (nicht dargestellt) übergeladen zu werden. Dem Erntevorsatz 18 in Richtung des Gutstromes nachgelagert befindet sich ein weiteres Arbeitsaggregat 16 in Form eines Einzugsorgans 24, welches das Erntegut 14 vorpresst und mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit einem Häckselaggregat 26 zuführt. Das Häckselaggregat 26 weist eine messerbestückte rotierende Häckseltrommel und eine Gegenschneide auf, um das Erntegut 14 zu Erntegutpartikeln mit einer einstellbaren Länge zu zerkleinern. Das gehäckselte Erntegut 14 wird als Erntegutstrom 22 über eine Konditioniereinrichtung 28 zu einem unterhalb einer Fahrerkabine 30 angeordneten Nachbeschleuniger 32 geleitet, um über eine, um eine vertikale Achse verschwenkbare, Auswurfvorrichtung 34 auf ein Transportfahrzeug (nicht dargestellt) ausgeworfen zu werden. Der, insbesondere regelbare, Nachbeschleuniger 32 weist ein rotierendes Element auf, welches in einem einstellbaren Abstand zu einem Gehäuse des Nachbeschleunigers 32 angeordnet ist, wodurch ein Spalt ausgebildet wird, durch den der Erntegutstrom 22 hindurch geleitet wird. Anhängig von der Drehzahl des rotierenden Elementes und/oder der eingestellten Breite dieses Spaltes wird der Erntegutstrom 22 regelbar mit kinetischer Energie beaufschlagt, wodurch die Geschwindigkeit des Erntegutstromes 22 in Abhängigkeit der direkt bestimmten tatsächlichen Geschwindigkeit des Erntegutstromes 22, insbesondere automatisch, regelbar sein kann. Der Erntevorsatz 18, das Einzugsorgan 24, das Häckselaggregat 26, die Konditioniereinrichtung 28 und/oder der Nachbeschleuniger 32 sind, insbesondere regelbare, Arbeitsaggregate 16, welche das Erntegut 14 und den Erntegutstrom 22 mit kinetischer Energie beaufschlagen können.
Die Bestimmung der Geschwindigkeit des Erntegutstromes 22 kann mittels einer an der Auswurfvorrichtung 34 angeordneten optischen Sensoreinheit 36 direkt vorgenommen werden, wodurch die tatsächliche Geschwindigkeit des Erntegutstromes 22 direkt bestimmt werden kann. Die optische Sensoreinheit 36 ist an der Auswurfvorrichtung 34 angeordnet, wobei die optische Sensoreinheit 36 durch eine transparente, verschleißfeste Abdeckung in der Wandung der Auswurfvorrichtung 34 den Erntegutstrom 22 direkt erfassen kann. Zur optischen Erfassung des Erntegutstromes 22 weist die Sensoreinheit eine Digitalkamera 38 auf, welche Bilder und/oder Bilderfolgen, von jeweils mindestens zwei Bildern, von dem Erntegutstrom 22 erzeugt. Die optische Sensoreinheit 36 weist zur Beleuchtung des Erntegutstromes 22 eine, insbesondere regelbare, Beleuchtungseinheit 40 auf, welche den Erntegutstrom 22 mindestens im Erfassungsbereich der optischen Sensoreinheit 36 beleuchtet, wobei die Beleuchtungseinheit 40 mindestens ein Leuchtelement, beispielsweise LEDs (nicht dargestellt), zur Beleuchtung des Gutstromes 22 aufweist. Die Beleuchtungsintensität der Beleuchtungseinheit 40 kann, beispielsweise durch dimmen oder aktivieren einer oder mehrerer Leuchtelemente, regelbar sein. Ebenso kann die Beleuchtungsdauer regelbar sein. Zur Auswertung und/oder Anzeige der erzeugten Bilder und/oder Bilderfolgen steht die optische Sensoreinheit 36 in Signalverbindung 42 mit einer Auswerteeinheit 44 zur Bestimmung der Geschwindigkeit des Erntegutstromes 22 anhand eines Bildes und/oder einer Bilderfolge sowie einer Visualisierungseinrichtung 46. Die Auswerteeinheit 44 ist in die optische Sensoreinheit 36 integriert.
Die in der Fahrerkabine 30 angeordnete Visualisierungseinrichtung 46 ist als Steuer-, Bedien- und Anzeigeeinrichtung ausgebildet, und steht mit den wesentlichen Funktionseinrichtungen und Arbeitsaggregaten 16 in Signalverbindung 42. Dies ermöglicht dem Bediener über die Visualisierungseinrichtung 46 auf eine Vielzahl von an der Arbeitsmaschine 10 verfügbaren Funktionen zugreifen, insbesondere diese zu überwachen und zu steuern, beispielsweise den Nachbeschleuniger 32.
In 2 ist ein bewegungsunscharfes Bild 48 eines bewegten Objektes in Form eines Erntegutpartikels 50 und/oder des Erntegutstromes 22 dargestellt. Der Erntegutpartikel 50, beispielsweise ein einzelnes Stängelstück von gehäckseltem Mais, weist die Länge l und die Breite b auf. Die Bewegung des Erntegutpartikel 50 erfolgt relativ zu der ortsfesten optischen Sensoreinheit (nicht dargestellt) mit einer Geschwindigkeit v in Pfeilrichtung, wobei die Pfeilrichtung der Bewegungsrichtung des Erntegutstromes 22 entspricht, welcher durch eine Vielzahl von Erntegutpartikeln 50 gebildet wird. Bei der Erzeugung des bewegungsunscharfen Bildes 48 wird der Erntegutpartikel 50 durch die optischen Sensoreinheit fokussiert, wobei der Erntegutpartikel 50 klar und im wesentlichen unverschwommen abgebildet wird, unabhängig von der Belichtungszeit. Aufgrund der Bewegung des Erntegutpartikels 50 relativ zu der optischen Sensoreinheit entsteht jedoch eine Bewegungsunschärfe, die einem Verwischen des Erntegutpartikels 50 ähnelt. Diese Bewegungsunschärfe ist abhängig von der Belichtungszeit und der Geschwindigkeit des Erntegutpartikels 50. Die Bewegungsunschärfe weist dabei eine Richtungskomponente auf, da Bildpunkte, die den Erntegutpartikel 50 darstellen, zu Linien verzehrt werden. Die Ausgestaltung und Länge dieser Linien entspricht dabei der Bewegung des Erntegutpartikels 50 während der Belichtungsdauer. Der von der optischen Sensoreinheit erfasste Erntegutpartikel 50 weist in dem bewegungsunscharfen Bild 48 eine Gesamtlänge x auf. Die während der Belichtungsdauer von dem Erntegutpartikel 50 zurückgelegte Strecke s kann durch Subtraktion der Länge l des Erntegutpartikels 50 von der Gesamtlänge x ermittelt werden. Die Länge l des Erntegutpartikels 50 kann dabei die am Häckselaggregat 26 eingestellte Schnittlänge sein, aus dem bewegungsunscharfen Bild 48 und/oder einer Vergleichsaufnahme des betreffenden Erntegutpartikels 50 ermittelt werden. Mit der Belichtungsdauer des bewegungsunscharfen Bildes 48 kann somit von der Auswerteeinheit 44 aus der Strecke s die tatsächliche Geschwindigkeit v des Erntegutpartikels 50 und somit des Erntegutstromes 22 ermittelt werden. Aufgrund der Form der Strecke s der Bewegungsunschärfe, insbesondere der zwei- oder dreidimensionalen Ausrichtung der Strecke s, kann die tatsächliche Geschwindigkeit des Erntegutpartikels 50 und des Erntegutstromes 22 als zwei- oder dreidimensionaler Vektor bestimmt werden. Die optische Sensoreinheit 36 kann zur Bestimmung eines zwei oder dreidimensionalen Vektors der Geschwindigkeit des Erntegutpartikels 50 und des Erntegutstromes 22 eine 3D-Digitalkamera aufweisen.
In 3 ist eine Bilderfolge 52 von zwei aufeinander folgenden Einzelbildern des relativ zur optischen Sensoreinheit 36 bewegten Erntegutpartikels 50 und/oder Erntegutstromes 22 dargestellt. Durch einen Vergleich der Bilder der Bilderfolge 52 kann mittels der Auswerteeinheit 44 die Strecke x ermittelt werden, die der Bewegung des Erntegutpartikels 50 zwischen den beiden Bildern entspricht. Mittels der Zeit zwischen den beiden Bildern kann die tatsächliche Geschwindigkeit des Erntegutpartikels 50 und somit des Erntegutstromes 22 bestimmt werden.
Bezugszeichenliste

10: Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine
12: Feldhäcksler
14: Erntegut
16: Arbeitsaggregat
18: Erntevorsatz
20: Transportweg
22: Erntegutstrom
24: Einzugsorgan
26: Häckselaggregat
28: Konditioniereinrichtung
30: Fahrerkabine
32: Nachbeschleuniger
34: Auswurfvorrichtung
36: Optische Sensoreinheit
38: Digitalkamera
40: Beleuchtungseinheit
42: Signalverbindung
44: Auswerteinheit
46: Visualisierungseinrichtung
48: Bewegungsunscharfes Bild
50: Erntegutpartikel
52: Bilderfolge
l: Länge
b: Breite
v: Geschwindigkeit
x: Gesamtlänge
s: Strecke

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 602004011373 T2 [0003]

Claims

Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) mit mindestens einem Arbeitsaggregat (16), welches einen Erntegutstrom (22) mit kinetischer Energie beaufschlagt, mindestens einer optischen Sensoreinheit (36) zur Erzeugung eines Bildes und/oder einer Bilderfolge (52) des Erntegutstromes (22), wobei die optische Sensoreinheit (36) den Erntegutstrom (22) an einer dem betreffenden Arbeitsaggregat (16) nachgeordneten Position erfasst, und einer Auswerteeinheit (44) zur Analyse des Bildes und/oder der Bilderfolge (52), dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sensoreinheit (36) und die Auswerteeinheit (44) derart ausgebildet und eingerichtet sind, basierend auf dem Bild und/oder der Bilderfolge (52) der optischen Sensoreinheit (36) eine Geschwindigkeit (v) des Erntegutstromes (22) durch die Auswerteeinheit (44) zu bestimmen.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsaggregat (16) basierend auf der mittels der optischen Sensoreinheit (36) gemessenen Geschwindigkeit regelbar ist.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sensoreinheit (36) und die Auswerteeinheit (44) derart ausgebildet und eingerichtet sind, mindestens ein bewegungsunscharfes Bild (48) des Erntegutstromes (22) zu erzeugen und basierend auf dem mindestens einen bewegungsunscharfen Bild (48) die Geschwindigkeit (v) des Erntegutstromes (22) zu bestimmen.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sensoreinheit (36) und die Auswerteeinheit (44) derart ausgebildet und eingerichtet sind, anhand einer Bilderfolge (52) die Geschwindigkeit (v) des Erntegutstromes (22) zu ermitteln.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optischen Sensoreinheit (36) eine Digitalkamera (38) zur Aufnahme eines Bildes (48) und/oder einer Bilderserie (52) des Erntegutstromes (22) aufweist.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Sensoreinheit (36) eine regelbare Beleuchtungseinheit (40) aufweist.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Visualisierungseinrichtung (46) zur Anzeige des erfassten Erntegutstromes (22) und/oder der gemessenen Geschwindigkeit (v) des Erntegutstromes (22) vorgesehen ist.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (44) in die optische Sensoreinheit (36) integriert ist.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsaggregat (16) ein regelbarer Nachbeschleuniger (32) eines Feldhäckslers (12) ist.
Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit (v) eines Erntegutstromes (22) einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) mit mindestens einem Arbeitsaggregat (16), mindestens einer optischen Sensoreinheit (36) und einer Auswerteeinheit (44), dadurch gekennzeichnet, dass – zumindest ein Teil des Erntegutstromes (22), insbesondere an einer einem Arbeitsaggregat (16) nachgelagerten Stelle, mit einer optischen Sensoreinheit (36) optisch erfasst wird, wobei mindestens ein Bild und/oder eine Bilderfolge (52) des Erntegutstromes (22) erzeugt wird, und – eine Bestimmung einer Geschwindigkeit (v) des Erntegutstromes (22) basierend auf der optischen Erfassung erfolgt.
Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit (v) eines Erntegutstromes (22) einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Arbeitsaggregat (16) basierend auf der bestimmten Geschwindigkeit (v) des Erntegutstromes (22) geregelt wird.
Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit (v) eines Erntegutstromes (22) einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein bewegungsunscharfes Bild (48) des Erntegutstromes (22) erfasst wird und basierend auf dem mindestens einen bewegungsunscharfen Bild (48) die Geschwindigkeit (v) des Erntegutstromes (22) bestimmt wird.
Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit (v) eines Erntegutstromes (22) einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit (v) des Erntegutstromes (22) anhand einer Bilderfolge (52) des Erntegutstromes (22) ermittelt wird.
Verfahren zur Messung der Geschwindigkeit (v) eines Erntegutstromes (22) einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Belichtungszeit der optischen Sensoreinheit (36) und/oder eine Beleuchtungsdauer des Erntegutstromes (22) eingestellt werden.