DE102015224175B3

DE102015224175B3 - System and method for determining grain losses in a combine harvester harvest

Info

Publication number: DE102015224175B3
Application number: DE102015224175.0A
Authority: DE
Inventors: Karl Wild; Thomas Rademacher
Original assignee: Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Current assignee: Hochschule fuer Technik und Wirtschaft Dresden
Priority date: 2015-12-03
Filing date: 2015-12-03
Publication date: 2017-04-13
Anticipated expiration: 2035-12-04

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Bestimmung von Kornverlusten bei der mit einem Mähdrescher durchgeführten Ernte, bei dem neben einem Mähdrescher, der mit einer elektronischen Auswerte- und Steuereinheit, mit der eine Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit des Mähdreschers, der Dreschwerkseinstellung, eine Reinigungseinstellung, Abscheideeinstellung und/oder Schneidwerkeinstellung erreichbar ist, mindestens eine Kamera, die zur Erfassung von Bildern an einem Ackerboden oder Prüfschalen in Fahrtrichtung des Mähdreschers hinter dem Mähdrescher vorhanden ist. Die Kamera ist an einem Ausleger oder einem unbemannten Fluggerät (UAV) angeordnet. An dem Mähdrescher oder dem Ausleger ist mindestens ein Element zur Ausbildung eines Luftstromes, der in Richtung der für die Erfassung von mindestens einem Bild vorgesehene Oberfläche des Ackerbodens oder einer Prüfschale gerichtet ist, vorhanden. Das unbemannte Fluggerät ist so steuerbar, dass ein von ihm mittels eines Rotors ausgebildeter Luftstrom in Richtung der für die Erfassung von mindestens einem Bild vorgesehene Oberfläche des Ackerbodens oder einer Prüfschale gerichtet ist, so dass Verlustkörner und Bruchkörner, die auf einer Fläche des Ackerbodens oder dem Boden einer Prüfschale liegen, freigelegt werden und deren Anzahl, die innerhalb einer vorgebbaren oder nachträglich bestimmbaren Fläche des Ackerbodens oder in einer Prüfschale angeordnet sind, während des Betriebs des Mähdreschers bestimmbar ist.The invention relates to a system and method for determining grain losses in the case of a combine harvester, in which, in addition to a combine, with an electronic evaluation and control unit, with an influence on the driving speed of the combine, the threshing mechanism setting, a cleaning setting, Abscheideeinstellung and / or cutter setting is achievable, at least one camera, which is provided for the detection of images on an agricultural soil or Prüfschalen in the direction of travel of the combine behind the combine harvester. The camera is mounted on a boom or unmanned aerial vehicle (UAV). At least one element for the formation of an air flow, which is directed in the direction of the surface of the field soil or a test shell intended for the detection of at least one image, is present on the combine harvester or the outrigger. The unmanned aerial vehicle is controllable such that an air stream formed by it by means of a rotor is directed in the direction of the surface of the field soil or a test shell intended for the detection of at least one image, so that loss grains and broken grains which are deposited on a surface of the field soil or the soil Floor of a test shell, are exposed and their number, which are arranged within a predeterminable or subsequently determinable surface of the soil or in a test shell, during operation of the combine harvester can be determined.

Description

Die Erfindung betrifft ein System und Verfahren zur Bestimmung von Kornverlusten bei der mit einem Mähdrescher durchgeführten Ernte. Durch eine lokal definierte Bestimmung der Anzahl an Verlust- und Bruchkörnern kann ein nahezu optimierter Ertrag erreicht werden, bei dem die Verluste weitestgehend reduziert und der Anteil an eigentlich geernteten Körnern, die nicht als Erntegut genutzt werden, relativ gering gehalten werden kann. Dies kann durch eine Anpassung von Einstellungen am jeweiligen Mähdrescher erreicht werden.The invention relates to a system and method for determining grain losses in a combine harvester harvest. Using a locally defined determination of the number of lost and broken grains, it is possible to achieve a nearly optimized yield, which minimizes losses and keeps the proportion of grain actually harvested, which is not harvested, relatively low. This can be achieved by adjusting settings on the respective combine harvester.

Zur Erzielung hoher Erträge gehört auch die Reduzierung von Verlusten, insbesondere bei Erntearbeiten. Damit zum Beispiel beim Drusch mit dem Mähdrescher durch eine optimale Maschineneinstellung die Verluste niedrig gehalten werden können, werden Mähdrescher seit den 70er Jahren mit sogenannten Kornverlustmonitoren ausgerüstet. Diese bestehen im Wesentlichen aus zwei Sensorplatten mit Piezosensoren hinter der Reinigung und hinter den Aggregaten zur Restkornabscheidung (Schüttler oder Rotor/en). Die Sensoren erfassen den Aufprall von Verlustkörnern, der dem Fahrer per Skala im Display des Informationssystems angezeigt wird. Die Genauigkeit der Verlustkornerfassung hängt von den physikalischen Eigenschaften der Erntegüter sowie der Nichtkornbestandteile und vom Durchsatz des Mähdreschers (Masseneffekte) ab.Achieving high yields also involves reducing losses, especially for harvesting. So that losses can be kept low, for example, when threshing with the combine harvester through an optimal machine setting, combine harvesters have been equipped with so-called grain loss monitors since the 1970s. These consist essentially of two sensor plates with piezosensors behind the cleaning and behind the aggregates for residual grain separation (shakers or rotor / s). The sensors detect the impact of loss grains, which is displayed to the driver on a scale in the display of the information system. The accuracy of the lost grain detection depends on the physical properties of the crops as well as the non-grain components and the throughput of the combine (mass effects).

Neben dem Anteil der Verlustkörner spielt auch der Anteil der Bruchkörner eine Rolle. Sie sollen möglichst nicht auftreten, da sie durch die Reinigungsanlage im Mähdrescher entfernt werden und somit auch zu einer Ertragsminderung führen. Der Bruchkornanteil kommt im wesentlichem durch das Dreschwerk zustande. Durch eine entsprechende Einstellung der Dreschwerkintensität kann der Bruchkornanteil reduziert werden. Ist er aber zu niedrig, bedeutet dies, dass die Intensität zu gering ist und es zu Ausdruschverlusten kommt. Deshalb muss auch der Bruchkornanteil ermittelt werden, so dass durch eine entsprechende Einstellung des Mähdreschers dieser in einem günstigen Bereich liegt.In addition to the proportion of lost grains, the fraction of broken grains also plays a role. They should not occur as possible, as they are removed by the cleaning system in the combine and thus also lead to a reduction in yield. The fraction of broken grains is essentially due to the threshing mechanism. By a corresponding adjustment of the threshing unit intensity, the fraction of broken grains can be reduced. But if it is too low, it means that the intensity is too low and there are Ausdrushverlusten. Therefore, the fraction of broken grains must be determined, so that by a corresponding setting of the combine this is in a favorable range.

Zur Kalibrierung des Kornverlustmonitors – welche tatsächlichen Kornverluste welcher Anzeigehöhe entspricht – prüft der Landwirt üblicherweise die tatsächlichen Kornverluste. Dazu ist es bekannt eine Prüfschale zu nutzen, die eine bestimmte Größe hat und in der Körner, die nicht in den Erntetank gelangen aufgefangen werden. Anhand der Anzahl der Verlustkörner sowie des Kornertrages kann er auf die tatsächliche Höhe der Kornverluste in Bezug zum Ertrag bestimmen. Stimmt diese tatsächliche Kornverlusthöhe mit der von ihm aus ökonomischen und agronomischen Gründen tolerierten Kornverlusthöhe überein, so wird der Mähdrescher nicht über dieses Maß bzw. den entsprechenden Anzeigewert des Kornverlustmonitors hinaus mit Erntegut beaufschlagt. Sind die tatsächlichen Kornverluste zu hoch oder zu niedrig, so wird der Mähdrescher entsprechend gemäß niedriger oder höherer Anzeigewerte des Kornverlustmonitors ausgelastet bzw. die Empfindlichkeit des Systems so abgestimmt, dass ein bestimmter Anzeigewert den tatsächlich tolerierten Kornverlusten entspricht.To calibrate the grain loss monitor - which corresponds to actual grain losses, which display height - the farmer usually checks the actual grain losses. For this purpose, it is known to use a test shell, which has a certain size and are collected in the grains that do not get into the harvest tank. Based on the number of lost grains and the grain yield, it can determine the actual amount of grain losses in relation to the yield. If this actual grain loss height coincides with the grain loss height tolerated by it for economic and agronomic reasons, the combine harvester will not be exposed to crop material beyond this level or the corresponding display value of the grain loss monitor. If the actual grain losses are too high or too low, the combine harvester will be appropriately utilized in accordance with lower or higher readings of the grain loss monitor, or the sensitivity of the system will be adjusted so that a particular reading will correspond to the actually tolerated grain losses.

Dabei ist es nachteilig, dass die Kornverluste geschätzt und nicht genauer bestimmt werden. Nur durch aufwändige Prüfungen mit Serien von Verlustschalen lassen sich die tatsächlichen Kornverluste exakter bestimmen. Für den Mähdrescherfahrer sind diese Verfahren zu aufwändig.It is disadvantageous that the grain losses are estimated and not determined more accurately. Only through costly tests with series of loss shells can the actual grain losses be determined more accurately. For the combine driver, these methods are too expensive.

Aus DE 10 2012 223 434 A1 ist es bekannt zur Erfassung von Verlustkörnern ein Handgerät einzusetzen, das neben einer Kamera auch über Möglichkeiten einer drahtlosen Datenübertragung und Positionsbestimmung verfügt. Ein Bediener soll in Abständen an vorgegebenen Positionen Aufnahmen vom Ackerboden mittels der Kamera machen, mit den so erfassten Bildaufnahmen kann ein manuelles oder automatisiertes Auszählen an Verlustkörnern, die auf einer bestimmten Fläche eines Ackerbodens nach dem Erntevorgang verblieben sind. Dabei liegt es auf der Hand, dass dazu ein hoher Zeitaufwand oder zusätzliches Personal neben dem Mähdrescherfahrer erforderlich ist.Out DE 10 2012 223 434 A1 It is known for detecting loss of grains to use a handheld device, which in addition to a camera also has options for wireless data transmission and position determination. An operator is to take at intervals at predetermined positions shots of the soil by means of the camera, with the captured images such a manual or automated counting of loss grains that have remained on a particular area of arable land after the harvesting process. It is obvious that this requires a lot of time or additional staff next to the combine harvester driver.

In der DE 10 2014 201 203 A1 sind Möglichkeiten für einen Einsatz eines unbemannten Fluggeräts (UAV) in der Landwirtschaft beschrieben. Mit einem UAV sollen verschiedene Parameter mit verschiedenen Sensoren bestimmt werden können. Dies betrifft eine Bestimmung des Reifegrades, der Farbe des Stickstoffgehalts, die Bestandsdichte und -höhe von Pflanzen. Es können aber auch ein Insekten- oder Pilzbefall, stehende Wasserflächen, die jeweilige Ackerbodenart, der Düngemittelbedarf, im Weg stehende Hindernisse bestimmt werden. Die Bestimmung von Kornverlusten ist darin aber nicht erwähnt und kann mit den darin beschriebenen Möglichkeiten auch nicht erreicht werden.In the DE 10 2014 201 203 A1 possibilities for using an unmanned aerial vehicle (UAV) in agriculture are described. With a UAV different parameters can be determined with different sensors. This concerns a determination of the degree of ripeness, the color of the nitrogen content, the stock density and height of plants. But it can also be an insect or fungal attack, standing water surfaces, the particular Ackererbartart, the fertilizer requirement, obstacles in the way are determined. The determination of grain losses is not mentioned therein and can not be achieved with the possibilities described therein.

DE 10 2013 019 098 B3 betrifft System zum Erfassen von Parametern der Umwelt und Umgebung, insbesondere für einen Einsatz in Verbindung mit landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen mittels eines unbemannten Luftfahrzeugs. DE 10 2013 019 098 B3 relates to a system for detecting parameters of the environment and environment, in particular for use in connection with agricultural machines by means of an unmanned aerial vehicle.

In der DE 10 2014 204 603 B3 wird ein Verfahren zur selbsttätigen Einstellung von Dreschparametern eines Mähdreschers während der Ernte unter Verwendung einer Anordnung zur Erkennung von Strohqualität beschrieben. Da hier die Bestimmung der Strohqualität das Hauptziel ist, wird das Verfahren daraufhin optimiert und die Bestimmung von Kornverlusten erfolgt nur am Rande.In the DE 10 2014 204 603 B3 For example, a method is described for automatically adjusting threshing parameters of a combine during harvest using a straw quality detection arrangement. Since the determination of the straw quality is the main objective here, that will Process optimized thereupon and the determination of grain losses occurs only marginally.

Durch die DE 10 2010 038 661 A1 wird eine Erntemaschine mit einem an einem Fluggerät befestigten Sensor offenbart. Die Bestimmung von Kornverlusten wird darin aber nicht behandelt.By the DE 10 2010 038 661 A1 discloses a harvester with a sensor attached to an aircraft. However, the determination of grain losses is not dealt with therein.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Möglichkeiten für eine genauere Bestimmung von Kornverlusten anzugeben, die mit geringerem zeitlichen Aufwand und ohne zusätzliches Personal durchführbar sind.It is therefore an object of the invention to provide options for a more accurate determination of grain losses, which are feasible with less time and without additional staff.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einem System, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, und einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Möglichkeiten für vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind mit in untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen realisierbar.According to the invention this object is achieved with a system having the features of claim 1, and a method having the features of claim 8. Possibilities for advantageous developments of the invention can be realized with features designated in subordinate claims.

Das erfindungsgemäße System weist an einem Mähdrescher eine elektronischen Auswerte- und Steuereinheit, mit der eine Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit des Mähdreschers, der Dreschwerkseinstellung, Abscheideeinrichtung, eine Reinigungseinstellung und/oder Schneidwerkeinstellung erreichbar ist, auf.The system according to the invention has on a combine harvester an electronic evaluation and control unit with which an influencing of the driving speed of the combine harvester, the threshing device setting, separating device, a cleaning setting and / or cutting device setting can be achieved.

Es ist mindestens eine Kamera, die zur Erfassung von Bildern an einem Ackerboden oder von Prüfschalen in Fahrtrichtung des Mähdreschers hinter dem Mähdrescher ausgebildet ist, Bestandteil des Systems.It is at least one camera, which is designed to capture images on an agricultural soil or of test shells in the direction of travel of the combine behind the combine harvester, part of the system.

Die Kamera kann in einer erfindungsgemäßen Alternative an einem Ausleger oder einem unbemannten Fluggerät (UAV) angeordnet sein. In diesem Fall ist an dem Mähdrescher oder dem Ausleger mindestens ein Element zur Ausbildung eines Luftstromes, der in Richtung der für die Erfassung von mindestens einem Bild vorgesehenen Oberfläche des Ackerbodens oder einer Prüfschale gerichtet ist, vorhanden.The camera can be arranged in an alternative according to the invention on a boom or an unmanned aerial vehicle (UAV). In this case, at least one element for forming an air flow, which is directed in the direction of the intended for the detection of at least one image surface of the field soil or a test shell, on the combine harvester or the boom.

In einer weiteren Alternative kann das unbemannte Fluggerät so gesteuert werden, dass ein von ihm mittels eines Rotors ausgebildeter Luftstrom in Richtung der für die Erfassung von mindestens einem Bild vorgesehene Oberfläche des Ackerbodens oder einer Prüfschale gerichtet ist, und nach dem Freilegen eine Bilderfassung durchgeführt werden kann.In a further alternative, the unmanned aerial vehicle can be controlled such that an air flow formed by it by means of a rotor is directed in the direction of the surface of the field soil or a test shell intended for the acquisition of at least one image, and after the exposure an image acquisition can be carried out ,

Die Anzahl der Verlustkörner und Bruchkörner, die auf einer Fläche des Ackerbodens oder dem Boden einer Prüfschale dann frei liegen, kann somit während des Betriebs des Mähdreschers bestimmt werden, so dass Ausfallzeiten vermieden werden können. Es ist auch kein zusätzliches Personal neben dem Mähdrescherfahrer erforderlich. Die Anzahl an Verlust- und Bruchkörnern kann innerhalb einer Fläche, deren Größe nachträglich bestimmt werden kann, bestimmt werden, wenn die jeweiligen Verlust- und Bruchkörner unmittelbar auf dem Ackerboden und nicht in einer Prüfschale liegen. Hierfür können an sich bekannte Methoden aus der elektronischen Bildverarbeitung eingesetzt werden.The number of lost grains and broken grains then exposed on an area of the field soil or the bottom of a test dish can thus be determined during operation of the combine harvester, so that downtime can be avoided. There is no additional staff required next to the combine driver. The number of lost and broken grains can be determined within an area whose size can be subsequently determined, if the respective loss and breakage grains lie directly on the field soil and not in a test dish. For this purpose, known methods from electronic image processing can be used.

Das mindestens eine Element zur Ausbildung eines Luftstroms kann ein Rotor oder mindestens eine Düse sein. Bevorzugt sollte(n) die Richtung, die wirksame Zeitdauer und/oder die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes verändert werden können, um ein sicheres Freilegen der Verlust- und Bruchkörner zu ermöglichen, ohne dass diese ebenfalls weggeblasen werden.The at least one element for forming an air flow may be a rotor or at least one nozzle. Preferably, the direction, effective duration, and / or flow rate of the airflow should be changed to allow for safe exposure of the lost and broken grains without also being blown away.

Die mittels der Kamera erfassten Bilddaten der elektronischen Auswerte- und Steuereinheit des Mähdreschers oder die mit einer elektronischen Auswerteeinheit, die am unbemannten Fluggerät vorhanden ist, bestimmte Anzahl an Verlust- und Bruchkörnern sollte(n) der elektronischen Auswerte- und Steuereinheit drahtlos zugeführt werden. Dazu können beispielsweise die an sich bekannten Möglichkeiten, wie WLAN, Bluetooth oder Technologien der Telekommunikation genutzt werden.The image data captured by the camera of the electronic evaluation and control unit of the combine harvester or the number of loss and breakage grains provided with an electronic evaluation unit which is present on the unmanned aerial vehicle should be fed to the electronic evaluation and control unit wirelessly. For this purpose, for example, the known per se, such as WLAN, Bluetooth or telecommunications technologies can be used.

Die Steuerung des UAV sollte ebenfalls so erfolgen.Control of the UAV should also be done this way.

Unter Berücksichtigung der ermittelten Anzahl an Verlust- und Bruchkörnern können Aktoren am Mähdrescher aktiviert werden, mit denen eine Anpassung der Fahrgeschwindigkeit des Mähdreschers, eine Anpassung der Dreschwerkseinstellung, Abscheideeinstellung, der Reinigungseinstellung und/oder der Schneidwerkeinstellung erreichbar ist.Taking into account the determined number of lost and broken grains, actuators on the combine harvester can be activated with which an adjustment of the driving speed of the combine harvester, adjustment of the threshing device setting, separation setting, cleaning setting and / or the cutting device setting can be achieved.

Bei der Bestimmung der Ernteverluste wird so vorgegangen, dass mit einer Kamera Bilder vom Ackerboden oder einer Prüfschale in Fahrtrichtung hinter dem Mähdrescher erfasst werden. Vor der Erfassung werden auf der Oberfläche des Ackerbodens oder der Prüfschale liegende Verlust- und Bruchkörner mittels eines Luftstromes freigelegt. Der Luftstrom kann, wie bereits erwähnt, von einem Element, das am Mähdrescher oder einem unbemannten Fluggerät ausgebildet und auf die jeweilige Oberfläche des Ackers oder der Prüfschale gerichtet werden, so dass insbesondere Stroh und Spreu weggeblasen werden.When determining the harvest losses, the procedure is such that images of the soil or of a test shell in the direction of travel behind the combine harvester are recorded with a camera. Before detection, loss and breakage grains lying on the surface of the field soil or the test shell are exposed by means of an air flow. The air flow can, as already mentioned, be formed by an element which is formed on the combine harvester or an unmanned aerial vehicle and directed onto the respective surface of the field or test shell so that, in particular, straw and chaff are blown off.

Werden die mit der Kamera zur Bestimmung der Anzahl von Verlust- und Bruchkörnern erfassten Bilder an eine elektronische Auswerte- und Steuereinheit des Mähdreschers übertragen, erfolgt die eine Bestimmung der Anzahl an Verlust- und Bruchkörnern aus den erfassten Bildern mittels der elektronischen Auswerte- und Steuereinheit.If the images acquired by the camera for determining the number of loss and breakage grains are transmitted to an electronic evaluation and control unit of the combine, the determination of the number of loss and breakage data is carried out Fractured grains from the captured images by means of the electronic evaluation and control unit.

Die erfassten Bilder und/oder Anzahlen an Verlust- und Bruchkörnern können der jeweiligen Position zugeordnet, der elektronischen Auswerte- und Steuereinheit zugeführt und dort für eine georeferenzierte Nutzung gespeichert und/oder berücksichtigt werden. Dazu kann mindestens ein Navigationssystem das am Mähdrescher und/oder dem unbemannten Fluggerät vorhanden ist, genutzt werden. Die Positionsdaten, die von einem an einem unbemannten Fluggerät vorhanden Navigationssystem erfasst worden sind, können parallel zu den anderen Daten an die elektronische Auswerte- und Steuereinheit übertragen werden können.The acquired images and / or numbers of loss and broken grains can be assigned to the respective position, fed to the electronic evaluation and control unit and stored there and / or taken into account for a georeferenced use. For this purpose, at least one navigation system that is present on the combine harvester and / or the unmanned aerial vehicle can be used. The position data, which has been detected by a navigation system present on an unmanned aerial vehicle, can be transmitted to the electronic evaluation and control unit in parallel to the other data.

Bei der Erfindung handelt es sich um ein automatisiertes System, das in der Praxis einfach einsetzbar ist und zuverlässige Ergebnisse liefern kann.The invention is an automated system that is easy to use in practice and can provide reliable results.

Zur Bestimmung der Verlust- und Bruchkörner kann das UAV dem Mähdrescher von hinten folgen. Mittels eines Rotors wird an der für eine Verlustkornbestimmung gewünschten Position Stroh und Spreu zur Seit geblasen und von dieser von Stroh und Spreu befreiten Fläche mindestens ein Bild erfasst. Anhand des erfassten Bildes kann die Anzahl der Verlust- und Bruchkörner bildanalytisch bestimmt werden.The UAV can follow the combine harvester from behind to determine the loss and breakage grains. By means of a rotor, straw and chaff are blown to the side at the position desired for a loss grain determination, and at least one image is taken of this area cleared of straw and chaff. On the basis of the recorded image, the number of lost and broken grains can be determined by image analysis.

Prinzipiell kann das UAV vom Feldrand aus zum jeweiligen Einsatzort bzw. zum Abfliegen der Fläche gesteuert werden. Sehr viel günstiger ist es aber, sowie in DE 10 2013 019 098 B3 beschrieben, das UAV auf einer Plattform auf der Erntemaschine mitzuführen und von dort aus zu den jeweiligen Einsatzorten starten zu lassen. Da sowohl der Mähdrescher als auch das UAV mit einem Ortungssystem (z. B. GPS) ausgestattet sein können und da das UAV die Position bzw. den Fahrweg des Mähdreschers kennt, kann das UAV gezielt die gewünschten Positionen in Relation zum zurückgelegten Weg des Mähdreschers anfliegen. Mögliche Positionen sind:

– Vor dem Schneidtisch (stehender Bestand zur Erfassung von Ausfallgetreide (z. B. durch Überreife oder Hagelschlag))
– unmittelbar hinter dem Schneidtisch und seitlich des Mähdreschers (zum Erfassen von Ausschlag- und Schnittverlusten)
– unmittelbar hinterm Auswurf der Reinigung (zum Erfassen von Reinigungsverlusten)
– hinterm Strohhäcksler (zum Erfassen von Schüttler- und anderen Verlusten).

In principle, the UAV can be controlled from the edge of the field to the respective place of deployment or to fly off the surface. But it is much cheaper, as well as in DE 10 2013 019 098 B3 described to take the UAV on a platform on the harvester and to start from there to the respective sites. Since both the combine and the UAV can be equipped with a positioning system (eg GPS) and because the UAV knows the position or the route of the combine harvester, the UAV can selectively approach the desired positions in relation to the distance traveled by the combine harvester , Possible positions are:

- in front of the cutting table (standing stock for detection of volunteer grain (eg overripe or hailstorm))
- immediately behind the cutting table and on the side of the combine harvester (to detect rash and cutting losses)
- immediately after the ejection of the cleaning (to detect cleaning losses)
- behind the straw chopper (for detecting shaker and other losses).

An der jeweiligen Messposition bläst das UAV durch den nach unten gerichteter Luftstrom (Down Wash), der durch die Rotoren des UAV ausgebildet ist, Spreu und Strohteile weg und legt somit die auf dem Ackerboden liegenden Körner frei. Da die Körner eine höhere Dichte und eine mehr kugelförmige Gestalt weisen, werden sie im Gegensatz zu Spreu und Stroh sowie anderen leichteren auf der Bodenoberfläche liegenden Pflanzenbestandteilen nicht weggeblasen. Diese Effekte können aber auch mit Element zur Ausbildung eines Luftstroms, das am Mähdrescher vorhanden ist, erreicht werden, wenn dieses entsprechend angesteuert oder bewegt wird. So kann ein solches Element beispielsweise um eine horizontal ausgerichtete Achse verschwenkt werden, um die Richtung der Luftströmung zu verändern. Ein Element kann dazu an einer drehbaren Welle, die den Ausleger bildet oder Bestandteil des Auslegers ist, angebracht sein.At the respective measuring position, the UAV blows away chaff and straw due to the downward flow of air generated by the rotors of the UAV, thus exposing the grains lying on the field soil. Since the grains have a higher density and a more spherical shape, unlike chaff and straw and other lighter soil constituents, they are not blown away. However, these effects can also be achieved with an element for forming an air flow, which is present on the combine, if this is controlled or moved accordingly. For example, such an element may be pivoted about a horizontally oriented axis to change the direction of air flow. An element may for this purpose be attached to a rotatable shaft, which forms the boom or is part of the boom.

Die Kamera, die am Heck des Mähdreschers befestigt sein kann, weist in der Regel einen konstanten Abstand zum Ackerboden auf, so dass eine Bilderfassung auf einer zumindest annähernd gleich großen Ackerbodenfläche erfolgt. Die Bestimmung der Anzahl der Verlust- und Bruchkörner erfolgt so immer auf einer entsprechend gleich großen Ackerbodenfläche.The camera, which may be attached to the rear of the combine, generally has a constant distance from the soil, so that an image capture takes place on an at least approximately equal agricultural field surface. The determination of the number of lost and broken grains thus always takes place on a correspondingly equal area of agricultural soil.

Ist eine Kamera an einem UAV vorhanden sollte eine Abstandsbestimmung der Kamera zum Ackerboden durchgeführt werden, um die jeweilige Größe der erfassten Ackerbodenfläche des jeweiligen Bildes bestimmen zu können. Alternativ kann man das UAV während der Aufnahme von Bildern in einen generell zumindest annähernd gleich großen Abstand zum Ackerboden steuern.If a camera is present on a UAV, a determination of the distance of the camera to the soil of the field should be carried out in order to be able to determine the respective size of the detected field soil surface of the respective image. Alternatively, one can control the UAV while taking pictures in a generally at least approximately equal distance from the soil.

Um einen größeren Luftstrom zu erzeugen, kann das UAV ein Ballastgewicht transportieren. Dieses Ballastgewicht kann auch in Form von Luftleitblechen ausgeführt sein, so dass das Wegblasen effektiver erfolgt. Außerdem können über zusätzliche Größen (z. B. Strohfeuchte (ermittelt über Feuchtemesseinrichtung des Mähdreschers), Windrichtung und -geschwindigkeit (ermittelt über Sensoren, die am Mähdrescher oder dem UAV vorhanden sein können) oder Geländeneigung) der optimale Down Wash (Intensität und Dauer), Anflugrichtung oder Einstellung der Leitbleche bestimmt werden.To create a larger airflow, the UAV can carry a ballast weight. This ballast weight can also be designed in the form of air baffles, so that the blowing away is more effective. In addition, the optimal down wash (intensity and duration) can be determined by additional variables (eg straw moisture (determined via the combine's moisture measurement system), wind direction and speed (determined by sensors that can be present on the combine or UAV) or terrain slope). , Approach direction or adjustment of the baffles are determined.

Mit den mit der Kamera erfassten Bildern wird dann die Anzahl der Verlustkörner und der Bruchkörner ermittelt. Dies kann automatisch durch bildanalytische Methoden, bei denen die Gestalt und Farbe der Körner berücksichtigt werden können, erreicht werden. Es können dabei auch die in den Bildern noch sichtbaren Spreu- und Strohteile ermittelt und berücksichtigt werden. Zusätzlich können auch Samen von Unkräutern und Ungräsern bildanalytisch erfasst werden. Damit erhält man Informationen, die man zu einer verbesserten Einstellung der Reinigung nutzen kann. Zugleich können diese Informationen für ein Unkraut-/Ungrasbonitur herangezogen werden. Damit erhält man Hinweise über den Unkraut-/Ungrasdruck und kann dementsprechend verbessert Bekämpfungsmaßnahmen ableiten.With the images captured with the camera, the number of lost grains and the broken grains is then determined. This can be achieved automatically by image analytical methods in which the shape and color of the grains can be taken into account. It can also be determined and taken into account in the images still visible chaff and straw. In addition, seeds of weeds and grass weeds can also be analyzed by image analysis. This provides information that can be used to improve the cleaning setting. At the same time, this information can be used for a weed / grass weevil. This gives hints about the weed / Weed grass pressure and can be derived accordingly improved control measures.

Bei der Erfindung kann aber auch eine bildanalytische Erfassung der Strohverteilung hinter einem Mähdrescher mit einer Kamera durchgeführt werden. Dies kann für die Einstellung des Strohhäckslers bzw. der Strohhäckselverteilungseinrichtung am Häcksler genutzt werden.In the invention, however, an image-analytical detection of the straw distribution behind a combine with a camera can be performed. This can be used for the adjustment of the straw chopper or the straw chopper distribution device on the chopper.

Zur besseren Erkennung der Körner bzw. der anderen Bestandteile, kann eine Kamera eingesetzt werden, die auch elektromagnetische Strahlung außerhalb des Bereichs des sichtbaren Lichts erfassen kann.For better recognition of the grains or the other components, a camera can be used, which can also detect electromagnetic radiation outside the range of visible light.

Zur Bestimmung der Dauer und Intensität des Freiblasens sowie der Leitblecheinstellung können bereits während des Freiblasens Bilder in kurzen Abständen hintereinander gewonnen und ausgewertet werden. Dadurch wird deutlich, wie viel an Spreu und Stroh bereits weggeblasen worden ist. Durch die Auswertung der Bilderfolge kann auch erkannt werden, ob Körner bereits rollen oder weggeblasen werden. Durch eine Trajektorieanalyse können auch weggeblasene Körner miterfasst werden.In order to determine the duration and intensity of the blasting as well as the baffle adjustment, images can be obtained and evaluated at short intervals one after the other even during the blasting. This makes it clear how much chaff and straw has already been blown away. By evaluating the image sequence can also be detected whether grains are already rolling or blown away. By means of a trajectory analysis also blown off grains can be detected.

Zur Ermittlung der Fläche, von der die Anzahl der Verlustkörner und Bruchkörner erfasst werden soll, sollte der Abstand des UAV und insbesondere der Abstand der optischen Linse der Kamera zur Oberfläche des Ackerbodens ermittelt werden. Zusammen mit den Daten zur Kameraoptik kann die im Bild erfasste Fläche berechnet und damit die Anzahl der Verlust- und Bruchkörner pro Flächeneinheit bestimmt werden. Mit dieser Information kann dann der Verlustmonitor, der am Mähdrescher vorhanden und Bestandteil der elektronischen Auswerte- und Steuereinheit sein kann, mit den Verlustkornsensoren des jeweiligen Mähdreschers kalibriert werden. Es ist aber auch möglich, durch eine wiederholte Anwendung des beschriebenen Vorgehens den Verlustmonitor im Mähdrescher zu ersetzen.To determine the area from which the number of lost grains and broken grains is to be detected, the distance of the UAV and in particular the distance of the optical lens of the camera to the surface of the field soil should be determined. Together with the camera optics data, the area captured in the image can be calculated and thus the number of lost and broken grains per unit area can be determined. With this information, the loss monitor, which can be present on the combine harvester and can be part of the electronic evaluation and control unit, can then be calibrated with the loss grain sensors of the respective combine harvester. But it is also possible to replace the loss monitor in the combine by repeated use of the procedure described.

Zur Verbesserung des Verlustkörnererfassungsergebnisses können zusätzlich die an sich bekannten Prüfschalen eingesetzt werden. Dies bietet sich vor allem bei ungünstigen Bedingungen an (z. B. große Bodenrisse in Folge von Trockenheit). Die Prüfschalen können dazu vom Mähdrescher mit transportiert werden. Der Mähdrescherfahrer kann bei Bedarf eine Prüfschalenablage auslösen. Die Schalenablage sollte dabei unter dem Mähdrescher (z. B. vorm Auswurf der Reinigung) erfolgen, so dass Körner, Streu etc. in die Prüfschale fallen und darin gesammelt werden. Ausgehend von der bekannten Position des Mähdreschers ist auch der Ablageort einer Prüfschale mit den jeweiligen geodätischen Koordinaten bekannt. Mit dieser Information kann ein UAV die Prüfschale gezielt anfliegen und nach dem Freiblasen die Anzahl an Verlust- und Bruchkörnern in der Prüfschale ermittelt werden. Nach der Ermittlung kann das UAV die Prüfschale aufnehmen und sie zum Mähdrescher zurückbringen, so dass sie für eine erneute Nutzung zur Verfügung steht. Zum leichten Aufnehmen kann die Prüfschale mit einem Anschlagselement, wie beispielsweise einem Henkel, einer Klick-Verbindung oder einem Magneten ausgestattet sein. Befindet sich das Anschlagmittel seitlich an einer Prüfschale, so dreht sich die Prüfschale nach dem Aufheben durch das UAV in die vertikale Richtung, so dass alle Bestandteile aus der Prüfschale herausfallen. Möglich wäre auch ein Herausblasen aller Bestandteile, solange die Prüfschale noch am Boden liegt.In order to improve the lost-grain detection result, it is additionally possible to use the test shells known per se. This is especially useful in unfavorable conditions (eg large soil cracks due to dryness). The test shells can be transported by the combine harvester. If necessary, the combine driver can trigger a test tray. The tray tray should be placed under the combine harvester (eg before ejection of the cleaning), so that grains, litter etc. fall into the test tray and are collected therein. Starting from the known position of the combine, the location of a test dish with the respective geodetic coordinates is also known. With this information, a UAV can approach the test shell in a targeted manner and after purging the number of lost and broken grains in the test shell can be determined. Once identified, the UAV can pick up the test shell and return it to the combine harvester so that it is available for reuse. For easy pickup, the test shell may be equipped with a stopper member such as a handle, a click connection or a magnet. If the sling is laterally on a test shell, the test shell rotates in the vertical direction after being lifted by the UAV, so that all components fall out of the test shell. It would also be possible to blow out all components as long as the test shell is still on the ground.

Das UAV kann eine geleerte Prüfschale auf dem Mähdrescher ablegen oder darauf abwerfen. Für eine Mehrfachverwendung einer Prüfschale kann diese über einen Schacht oder einer ähnlichen Einrichtung im Mähdrescher nach unten geführt werden, so dass sie dort für den nächsten Einsatz bereit liegt. Zur besseren Übergabe an den Mähdrescher und leichteren Weiterleitung (durch den Schacht) kann die Prüfschale mit einer bestimmten Ausrichtung an den Mähdrescher übergeben werden. Eine übergebene Prüfschale kann dabei bevorzugt in bestimmter Ausrichtung dem Mähdrescher übergeben werden, so dass sie für eine erneute Nutzung in eine Ablageeinrichtung, aus der sie wieder auf dem Ackerboden abgelegt werden kann, zugeführt werden kann. Sie kann dabei in einen Schacht eingeführt werden, der in Richtung Ackerboden eine verschließbare Öffnung aufweist, aus der sie zu einem vorgebbaren Zeitpunkt wieder abgelegt werden kann. Ein UAV kann die richtige und dazu geeignete Ausrichtung von Prüfschalen mittels der oder einer weiteren Kamera ermitteln oder sie ist ihm durch seine Steuerung für die Bewegung vorgegeben.The UAV may deposit or dump an empty test shell on the combine. For a multiple use of a test shell this can be done via a shaft or similar device in the combine down, so that there is ready for the next use. For better transfer to the combine and easier forwarding (through the shaft), the test shell can be handed over to the combine harvester with a specific orientation. A given test shell can preferably be transferred to the combine harvester in a specific orientation, so that it can be supplied for reuse in a storage device from which it can be deposited again on the field soil. It can be introduced into a shaft, which has a closable opening in the direction of soil, from which it can be stored again at a predeterminable time. A UAV can determine the correct and appropriate alignment of test shells by means of the or another camera or it is given by its control for the movement.

Ober- und Unterseite der Prüfschale können gleich gestaltet sein (v. a. Prüfschalenrand), so dass es keinen Unterschied zwischen der Ober- und Unterseite gibt und es deshalb keine Rolle spielt, mit welcher Seite die Prüfschale auf dem Ackerboden abgelegt wird.The top and bottom of the test shell can be designed identically (in particular test shell edge) so that there is no difference between the top and bottom and therefore it does not matter with which side the test shell is placed on the soil.

Die Prüfschale kann auch mit Beinen versehen sein, so dass auch bei längeren Stoppeln die Prüfschale parallel zur Bodenoberfläche ausgerichtet abgesetzt sein kann.The test shell can also be provided with legs, so that even with longer stubble the test shell can be offset aligned parallel to the soil surface.

Die Arbeitshöhe des Schneidtisches eines Mähdreschers kann automatisch kurzzeitig tiefer eingestellt werden, so dass die Prüfschale in einem Bereich mit sehr kurzen Stoppeln abgelegt werden kann. Die Prüfschale kann auch aus kompostierbaren Material hergestellt sein, so dass sie nicht mehr eingesammelt werden muss und mit der nächsten Bodenbearbeitung in den Erdboden eingearbeitet werden kann. Der Schalenboden kann eine dachförmige Form aufweisen. Dadurch kann das Wegblasen der Streu und der Strohteile sowie das Zurückhalten der Körner in der Prüfschale günstig beeinflusst werden.The working height of the cutting table of a combine harvester can automatically be set lower for a short time, so that the test shell can be placed in an area with very short stubble. The test shell can also be made of compostable material, so that it no longer needs to be collected and can be incorporated into the soil with the next tillage. The shell bottom may have a roof-shaped form. As a result, the blowing away of the litter and the straw parts and the retention of the grains in the test shell can be favorably influenced.

Der Mährescher kann Strohleitbleche aufweisen. Diese können kurzzeitig temporär betätigt werden, um weniger Stroh auf die Prüfschale bzw. Erfassungsstelle zu bekommen. Deren Einsatz ist vor allem dann sinnvoll, wenn die Reinigungsverluste bestimmt werden sollen.The Mährescher can have straw baffles. These can be operated temporarily for a short time in order to get less straw on the test dish or detection point. Their use is especially useful if the cleaning losses are to be determined.

Das beschriebene Vorgehen hilft auch bei Lagergetreide die Einstellung der Schneidtischhöhe mittels Aktoren zu optimieren. Durch eine Bilderfassung unmittelbar hinter dem Schneidtisch kann erkannt werden, ob die Höhe des Schneidtisches richtig eingestellt ist. Damit kann wiederum erreicht werden, dass möglichst viele Ähren aufgenommen werden können und der Schneidtisch den Ackerboden nicht berührt.The procedure described also helps to optimize the setting of the cutting table height by means of actuators for stock cereals. Imaging directly behind the cutting table makes it possible to detect whether the height of the cutting table has been set correctly. This can in turn be achieved that as many ears can be recorded and the cutting table does not touch the soil.

Mit dem System kann auch die Querverteilung des Strohs durch den Häcksler des Mähdreschers überprüft werden. Dazu wird ein Bandbereich, der quer zur Fahrtrichtung hinter dem Mähdrescher (eine Arbeitsbreite) verläuft, abgeflogen und dabei Bilder erfasst werden, die bildanalytisch ausgewertet werden können. Vorher hat aber das UAV den Bandbereich abgeflogen und mit einer bestimmten Intensität des Luftstroms freigeblasen. In der zurückbleibenden Menge an Stroh sind Unterschiede leichter zu erkennen (z. B. ist mehr oder weniger Boden sichtbar). Die Intensität des Freiblasens kann von dem vorherigen Freiblasen einer Prüfschale oder der Ackerbodenposition, die zur Körnerüberprüfung genutzt wird, abgeleitet werden. Alternativ kann das UAV mit einem Ultraschalldistanzsensor oder einem Laserscanner ausgestattet sein. Mit diesen Sensoren fliegt das UAV in konstanter Höhe den Bandbereich ab und kann dabei die Höhe der Strohauflage bestimmen.The system can also check the transverse distribution of the straw through the harvester's combine harvester. For this purpose, a belt area, which runs transversely to the direction of travel behind the combine harvester (one working width), is flown off, thereby capturing images that can be evaluated by image analysis. Before, however, the UAV has flown off the band area and blown off with a certain intensity of the air flow. In the remaining amount of straw, differences are easier to recognize (for example, more or less soil is visible). The intensity of the blasting may be deduced from the previous blasting of a test dish or the field soil position used for grain testing. Alternatively, the UAV may be equipped with an ultrasonic distance sensor or a laser scanner. With these sensors, the UAV flies at a constant height from the belt area and can determine the height of the straw support.

Alle gewonnen Informationen (Verlustkörner, Bruchkörner, Nichtkornbestandteile (z. B. Unkrautsamen), Strohverteilung etc.) können georeferenziert (z. B. über GPS als Navigationssystem) gewonnen werden. Damit können dann verschiedenste Karten angefertigt werden (z. B. Unkraut- und Strohverteilung, Verlustkornhöhe).All information obtained (lost grains, broken grains, non-grain components (eg weed seeds), straw distribution etc.) can be obtained geo-referenced (eg via GPS as navigation system). This can then be used to produce a wide variety of maps (eg weed and straw distribution, loss grain height).

Claims

System for determining grain losses in a combine harvester harvest, in which, in addition to a combine harvester reachable with an electronic evaluation and control unit, with which the driving speed of the combine, the threshing mechanism setting, a cleaning setting, separation setting and / or cutter setting can be influenced at least one camera provided for capturing images of a field soil or test shells in the direction of travel of the combine harvester behind the combine, and the camera is arranged on a boom or an unmanned aerial vehicle (UAV), wherein on the combine harvester or boom, there is at least one element for forming an air stream directed towards the surface of the field soil or test dish intended to detect at least one image or the unmanned aerial vehicle is controllable such that an air stream formed by it by means of a rotor is directed in the direction of the surface of the field soil or a test shell intended for the acquisition of at least one image, so that Loss grains and broken grains lying on a surface of the field soil or the bottom of a test shell are exposed and their number, which are arranged within a predeterminable or subsequently determinable area of the field soil or in a test shell, during operation of the combine harvester can be determined.

System according to claim 1, characterized in that the at least one element for forming an air flow is a rotor or at least one nozzle, and preferably the direction, the effective time duration and / or the flow speed of the air flow is / are variable.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the captured by the camera image data of the electronic evaluation and control unit of the combine or with an electronic evaluation unit, which is present on the unmanned aerial vehicle, certain number of loss and broken grains are supplied wirelessly / is.

System according to one of the preceding claims, characterized in that, taking into account the determined number of loss and fracture grains actuators are activated with which an adjustment of the driving speed of the combine, an adjustment of the threshing mechanism setting, the cleaning setting, the Abscheideeinstellung and / or the cutting units setting reached is.

System according to one of the preceding claims, characterized in that test shells are deductible from the combine harvester on the soil and preferably traceable by means of the unmanned aerial vehicle to the combine harvester.

System according to one of the preceding claims, characterized in that at least one test shell identically formed upper and Has bases, provided with legs and / or is formed of compostable material.

System according to one of the preceding claims, characterized in that on the combine straw guide plates are present, which are temporarily adjustable.

Method for determining grain losses in a combine harvester harvesting using a camera mounted on a combine harvester or on an unmanned aerial vehicle, acquiring images of the field soil or a test shell in the direction of travel behind the combine harvester; and loss and breakage grains lying on the surface of the field soil or test shell are detected by means of an air stream generated by an element attached to the combine or an unmanned aerial vehicle and directed at the surface of the field or test shell, so that in particular straw and chaff are blown away; and the images captured by the camera for determining the number of lost and broken grains or the number of lost and broken grains, determined by an electronic evaluation unit present on the unmanned aerial vehicle, to an electronic evaluation and control unit of the combine in which a determination the number of loss and fractional grains is carried out from the captured images and / or the already determined with the electronic evaluation unit number is considered to be transmitted wirelessly /, and a correspondingly adapted influencing of the driving speed of the combine harvester, the threshing mechanism setting, a cleaning setting, a separating setting and / or setting of cutters is achieved with the determined number of lost and broken grains.

Method according to the preceding claim, characterized in that associated with the acquired images and / or numbers of loss and broken grains of the respective position, the electronic evaluation and control unit supplied and stored there for georeferenced use and / or considered and to a navigation system used on the combine harvester and / or the unmanned aerial vehicle.

Method according to the two preceding claims, characterized in that seeds of weeds and grass weeds for a weed / Ungrasbonitur and / or a straw distribution are detected by image analysis.