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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Abstandes von unmittelbar nebeneinander in einen Ackerboden einzubringenden Saatgutkörnern.
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Der gegenwärtige Einsatz von Technik auf dem Acker ist gekennzeichnet durch Maschinen, mit denen eine hohe Flächen- und Arbeitsproduktivität erzielt wird. Zur weiteren Steigerung der Produktivität werden die Arbeitsgeschwindigkeiten erhöht. Dies führt aber regelmäßig zu einer Verschlechterung des Ertrages.
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Bei der Einzelkornaussaat ist ein wichtiger Parameter der Abstand der Saatgutkörner zueinander in der Saatgutreihe. Dieser Abstand soll möglichst gleichmäßig sein, wird jedoch unter anderem mit zunehmender Arbeitsgeschwindigkeit ungleichmäßiger. Das Ziel eines optimalen Ertrags gemäß dem Paradigma des Precision Farmings wird so nicht erreicht.
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Bekannte Verfahren ermitteln den Abstand der Saatgutkörner beispielsweise mittels Kamera und Bildanalyseverfahren. Andere Verfahren detektieren Saatgutkörner vor deren Ablage in den Ackerboden, indem sie beim Durchlaufen des Saatgutausgangskanals von einer Lichtschranke erfasst werden, und ermitteln daraus den Abstand zwischen den Saatgutkörnern. Diese Systeme sind jedoch meist teuer, oftmals auch zu langsam und ungenau.
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EP 2 420 120 B1 betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung von in einen Ackerboden eingebrachten Saatgutkörnern, wobei die Saatgutkörner vor der Ablage in den Boden vorgewärmt und danach mittels eines temperatursensitiven Sensors erfasst werden. Aus dem zugeordneten Zeitstempel und der Geschwindigkeit der Vorrichtung bzw. der die Vorrichtung bewegenden Landmaschine wird der Abstand der Saatgutkörner bestimmt.
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US 2011 004 677 6 A1 beschreibt ein System und eine Methode zur Erfassung von Saatgutkörnern, die ein einen Ackerboden eingebracht werden, mittels Sensoren während der Förderung der Saatgutkörner durch die Saatgutfördereinrichtung zur Ablage in den Boden.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, die den Abstand der Saatgutkörner schnell und zuverlässig ermittelt und zudem kostengünstig in ihrer Herstellung, bei der nachträglichen Ausrüstung der Landmaschinen und im Betrieb ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung können mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisiert werden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht zunächst aus einer Einrichtung zum Vorwärmen der Saatgutkörner vor der Ablage in den Ackerboden auf eine Temperatur oberhalb der Ackerbodentemperatur. Das Vorwärmen beginnt dabei vor dem Beginn der Einzelkornablage in den Ackerboden.
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An der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiterhin mindestens ein Infrarotsensor zur Erkennung der vorgewärmten einzelnen Saatgutkörner vorhanden. Der/die Infrarotsensor/en ist/sind in dem/den Säschar/en angeordnet und so ausgerichtet, dass er/sie die vorbeilaufenden, in den Ackerboden abgelegten erwärmten Saatgutkörner vor dem Schließen der Saatgutreihen erfasst/erfassen. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der Säschar länger ausgebildet ist als üblich. Der/die Infrarotsensoren können auch in/an einer Saatgutfördereinrichtung angeordnet sein.
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Weiterhin ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine Elektronik vorhanden, die mit dem/den Infrarotsensor/en verbunden ist. Diese Elektronik ist so ausgebildet, dass die aus dem zeitlichen Abstand der unmittelbar aufeinander nachfolgend mit dem/den Infrarotsensor/en erfassten erwärmten Saatgutkörnern und der Fahrgeschwindigkeit der die Saatgutkörner ausbringenden Landmaschine die Abstände der unmittelbar nebeneinander in einen Ackerboden eingebrachten Saatgutkörner bestimmt.
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Die Ermittlung der Fahrgeschwindigkeit der die Saatgutkörner ausbringenden Landmaschine kann dabei bevorzugt mit einem an die Elektronik angeschlossenen Radargeschwindigkeitssensor und/oder einem an die Elektronik angeschlossenen GPS-Empfänger erfolgen.
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Die Elektronik zur Ermittlung des Saatgutkornabstandes kann zusätzlich so ausgebildet sein, dass sie außerdem den durchschnittlichen Abstand von Saatgutkörnern innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne, die Standardabweichung der erreichten Saatgutkornabstände zum gewünschten Saatgutkornabstand und/oder weitere statistische Werte ermittelt.
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Außerdem kann die Elektronik so ausgebildet sein, dass der Fahrer, der die Saatgutkörner ausbringenden Landmaschine führt, vor Arbeitsbeginn den Abstand, den die Saatgutkörner untereinander in einer Saatgutreihe aufweisen sollen, und ggf. ein Toleranzmaß eingibt. Mittels der vorgegebenen Abstände kann die Elektronik ermitteln, ob die vorgegebenen Saatgutkornabstände der unmittelbar nebeneinander und nachfolgend in einen Ackerboden eingebrachten Saatgutkörner eingehalten sind und den Führer der die Saatgutkörner ausbringenden Landmaschine über ein akustisches und/oder visuelles Signal darüber informieren, ob die Abstände der eingebrachten Saatgutkörner in einer Saatgutreihe untereinander eingehalten oder überschritten oder unterschritten sind.
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Die Erfassung der vorgewärmten Saatgutkörner durch den/die Infrarotsensor/en kann es weiterhin ermöglichen, die Kornvereinzelung bei der Einzelkornablage zu überwachen. Bei der Einzelkornablage ist die gezielte Ablage einzelner Saatgutkörner in die Saatgutreihe gefordert, d. h. es sollen keine Doppelbelegungen mit Saatgutkörnern oder Fehlstellen entstehen. Doppelbelegungen und Fehlstellen führen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einem abweichenden Signalaufkommen, d. h. bei Doppelbelegungen werden zwei Signale kurz hintereinander und bei Fehlstellen ein zeitlich größerer Abstand zwischen zwei durch den/die Infrarotsensor/en erfassten Signalen detektiert. Diese Signalabweichungen unterscheiden sich deutlich vom Signalaufkommen durch ungleiche Saatgutkornabstände infolge zu hoher Arbeitsgeschwindigkeit.
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In einer weiteren Ausführungsvariante sind die Elektronik und die Geschwindigkeitsregelung der die Saatgutkörner ausbringenden Landmaschine miteinander verbunden, so dass die Arbeitsgeschwindigkeit der Landmaschine über die Elektronik einstellbar ist, um die maximal mögliche Geschwindigkeit bei der gewünschten Ablagegenauigkeit einzuhalten.
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Die Erwärmung der Saatgutkörner in der erfindungsgemäßen Vorrichtung sollte bevorzugt mittels der Motorenabgase der Landmaschine erfolgen. Dazu können Motorenabgase über eine Zuführung von der Verbrennungskraftmaschine zu einem Behälter zum Vorwärmen der Saatgutkörner geführt werden. Alternativ können die Motorenabgase im Querstrom zu oder im Gegenstrom zu oder mit den Saatgutkörnern in einer Saatgutfördereinrichtung geführt werden. Die Zuführung des Motorenabgases kann temporär oder auch dauerhaft erfolgen sein. Weiterhin kann die Erwärmung der Saatgutkörner auch durch Heizen über Dieselkraftstoff, Gas oder elektrischen Strom erfolgen.
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In dem Behälter zum Vorwärmen der Saatgutkörner oder in der Saatgutfördereinrichtung ist ein Temperatursensor angeordnet, der die Saatgutkörnertemperatur überwacht. Die Saatgutkorntemperatur sollte 40°C nicht überschreiten, um die Keimlinge nicht zu schädigen. Um die Maximaltemperatur nicht zu überschreiten, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer Frischluftzuführung, beispielsweise mittels Gebläse oder Venturi-Düsen, oder einer Einrichtung zur Regelung des Volumenstroms des Motorenabgases für die Erwärmung der Saatgutkörner ausgebildet sein. Die Regelung der Temperatur zur Erwärmung der Saatgutkörner kann durch die Elektronik gesteuert werden.
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Zusätzlich kann/können der/die Infrarotsensor/en zur Erfassung der vorgewärmten Saatgutkörner so ausgebildet sein, dass der/die Infrarotsensor/en die Ackerbodentemperatur erfasst/erfassen und die Elektronik die erforderliche Saatgutkörnertemperatur bestimmt. Über die Elektronik kann dann die Erwärmung der Saatgutkörner auf die erforderliche Temperatur geregelt werden.
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Bei Einzelkornsägeräten wird häufig für jede Reihe ein vergleichsweise kleiner Saatgutbehälter eingesetzt. In einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dieser kleine Saatgutbehälter vollständig erwärmt werden.
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Bei Einzelkornsägeräten mit einer zentralen Saatgutversorgung wäre der unterste Bereich des Behälters, also der Behälterauslauf, als Erwärmungsbereich günstig, da die Erwärmung anstatt für den gesamten Behälter auf einem begrenzten Raum erfolgen kann, aus dem die erwärmten Saatgutkörner unmittelbar zur Kornablage entnommen werden und in einem stetigen Materialstrom weitere Saatgutkörner in den Behälterauslauf gefördert werden.
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Bei Sägeräten, bei denen das Saatgut mit einem Luftstrom zum Säschar gefördert wird, können anstelle von Luft die Motorenabgase der die Saatgutkörner ausbringenden Landmaschine genutzt werden, so dass während des Transports gleichzeitig die Erwärmung der Saatgutkörner erfolgt.
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Bei Einzelkornsägeräten, bei denen die Kornvereinzelung nach dem Druck- oder Saugluftprinzip erfolgt, kann die hierbei genutzte Luft durch die Motorenabgase der die Saatgutkörner ausbringenden Landmaschine ersetzt oder ergänzt werden und dabei die Erwärmung der Saatgutkörner erfolgen.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann auch die Ablagetiefe der Saatgutkörner im Ackerboden bestimmt werden. Dafür sollte die Elektronik mit einem weiteren Infrarotsensor, der in einem Abstand zu einem anderen Infrarotsensor angeordnet ist, verbunden sein. Nach der Ablage der Saatgutkörner werden diese zunächst durch den ersten Infrarotsensor, und danach in einem zeitlichen Abstand von dem zweiten Infrarotsensor erfasst. Ein Saatgutkorn, das mit einer größeren Ablagetiefe in den Ackerboden eingebracht wurde, wird früher vom zweiten Infrarotsensor erfasst, als ein Saatgutkorn in geringerer Ablagetiefe. Aus den Abstandsinformationen aus der Erfassung der Saatgutkörner durch den ersten Infrarotsensor kann die Elektronik die Ablagetiefe bestimmen.
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Die Erfassung der vorgewärmten Saatgutkörner im vergleichsweise kälteren Ackerboden kann mittels Infrarotsensoren einfach und kostengünstig erfolgen. Durch die automatische Detektion des Saatgutkornabstandes ist es möglich, die optimale Arbeitsgeschwindigkeit zur Wahrung des Optimalabstandes zwischen den einzelnen Saatgutkörnern in einer Saatgutreihe einzuhalten. Dadurch kann eine Steigerung des Ertrages pro Fläche erreicht werden.
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Nachfolgend soll die Erfindung anhand von Beispielen näher erläutert werden.
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Dabei zeigen:
- 1 einen prinzipiellen Aufbau eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
- 2 eine Möglichkeit zur Erfassung der Kornablagetiefe mittels zweier Infrarotsensoren.
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1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. In der Zeichnung wird die Fahrtrichtung der die Saatgutkörner 4 ausbringenden Landmaschine (nicht gezeigt) mit einem Pfeil nach links dargestellt. Die Saatgutkörner wurden im Auslaufbereich des Saatgutbehälters erwärmt, indem Motorenabgase von der Verbrennungskraftmaschine der die Saatgutkörner ausbringenden Landmaschine über eine Zuführung in den Auslaufbereich des Saatgutbehälters geführt wurden (nicht gezeigt). Über einen Saatgutausgangskanal 1 der Saatgutfördereinrichtung werden vorgewärmte Saatgutkörner 4 zu einem Säschar 3 geführt. Nach der Ablage der vorgewärmten Saatgutkörner 4 über den Säschar 3 in den Ackerboden 5 werden die erwärmten Saatgutkörner 4 mit einem Infrarotsensor 2 erfasst. Über die mit dem Infrarotsensor 2 verbundene Elektronik 6 und die Fahrtgeschwindigkeit der die Saatgutkörner 4 ausbringenden Landmaschine kann der Abstand der unmittelbar nebeneinander eingebrachten Saatgutkörner 4 ermittelt werden.
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In 2 wird gezeigt, wie die Erfassung der Kornablagetiefe mittels zweier Infrarotsensoren 2 und 2b erfolgen kann. In der Zeichnung wird die Fahrtrichtung der die Saatgutkörner 4 ausbringenden Landmaschine (nicht gezeigt) mit einem Pfeil nach links dargestellt. Nach der Ablage der erwärmten Saatgutkörner 4 in den Ackerboden 5 werden die Saatgutkörner 4 zunächst mit dem ersten Infrarotsensor 2 und danach mit dem zweiten Infrarotsensor 2b erfasst. Wie in der Zeichnung zu erkennen, wird ein tiefer liegendes Saatgutkorn 4 früher vom zweiten Infrarotsensor 2b erfasst als ein Saatgutkorn mit einer geringeren Kornablagetiefe. Aus den Erfassungszeitpunkten am ersten Infrarotsensor 2 und am zweiten Infrarotsensor 2b, sowie den Abstandsinformationen, die mittels des ersten Infrarotsensors 2 und der damit verbundenen Elektronik 6 ermittelt wurden, kann dann die Ablagetiefe des Saatgutkorns 4 im Ackerboden 5 ermittelt werden.
