DE102016116808A1

DE102016116808A1 - Control system, agricultural utility vehicle, use of a radar sensor for a control system, method for controlling and / or regulating an agricultural utility vehicle

Info

Publication number: DE102016116808A1
Application number: DE102016116808.4A
Authority: DE
Inventors: Markus Ströbel-Fröschle; Florian Rahe; Mario Rüsse; Thomas Wessels
Original assignee: Amazonen Werke H Dreyer SE and Co KG
Current assignee: Amazonen Werke H Dreyer SE and Co KG
Priority date: 2016-09-08
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2018-03-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug mit einem Verteilergestänge zum Ausbringen von Material, wie Düngemittel, Pflanzenschutzmittel oder Saatgut. Das Regelsystem umfasst hierbei wenigstens einen Sensor zur Ermittlung des Boden- und/oder Pflanzenabstands des Verteilergestänges, welcher am Verteilergestänge positioniert ist, und eine Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung der Signale des wenigstens einen Sensors. Der wenigstens eine Sensor ist durch einen Radarsensor gebildet. Mittels der Datenverarbeitungseinheit ist basierend auf den Messsignalen des Sensors der Abstand des Verteilergestänges zum Boden und/oder Pflanzenbestand an einen Sollwert anpassbar. Die Erfindung betrifft weiterhin ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, die Verwendung eines Radarsensors für ein Regelsystem, sowie ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges.The invention relates to a control system for an agricultural utility vehicle with a distribution linkage for applying material such as fertilizers, pesticides or seeds. The control system here comprises at least one sensor for determining the ground and / or plant spacing of the distributor linkage, which is positioned on the distributor linkage, and a data processing unit for processing the signals of the at least one sensor. The at least one sensor is formed by a radar sensor. By means of the data processing unit, the distance of the distributor linkage to the ground and / or plant stock can be adapted to a desired value based on the measurement signals of the sensor. The invention further relates to an agricultural utility vehicle, the use of a radar sensor for a control system, and a method for controlling and / or regulating an agricultural utility vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelsystem für ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug gemäß Anspruch 16, sowie die Verwendung eines Radarsensors für ein Regelsystem gemäß Anspruch 17 und ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges gemäß Anspruch 18. The invention relates to a control system for an agricultural utility vehicle according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an agricultural utility vehicle according to claim 16, and the use of a radar sensor for a control system according to claim 17 and a method for controlling and / or regulating an agricultural utility vehicle according to claim 18.

Derartige landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge, welche auch Feldspritzen genannt werden, werden zum Ausbringen von Material, wie Düngemittel, Pflanzenschutzmittel oder Saatgut eingesetzt. Die Feldspritzen können selbstfahrend oder auch als an einem landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug angehängte oder angebaute Spritzmaschinen ausgebildet sein. Um das Material großflächig auf dem zu bearbeitenden Feldboden auszubringen, weisen die landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuge ein Verteilergestänge auf, das eine Arbeitsbreite von bis zu 40m umfassen kann. Das Verteilergestänge weist Sprühdüsen auf, die das Material auf den zu bearbeitenden Boden sprühen. Für eine effiziente Ausbringung des Materials soll der Abstand zwischen dem Verteilergestänge und dem Boden über die gesamte Arbeitsbreite möglichst konstant bleiben. Problematisch ist es, wenn das landwirtschaftliche Nutzfahrzeug über Bodenunebenheiten, wie unterschiedlich tiefe Spurrillen oder Furchen fährt. Ebenso kann es bei Hang- oder Kurvenfahrten passieren, dass die Enden des Verteilergestänges in Bodenkontakt kommen und beschädigt werden. Zusätzlich ist die homogene Verteilung des auszubringenden Materials aufgrund der geneigten Stellung des Verteilergestänges nicht mehr gegeben. Such agricultural utility vehicles, which are also called sprayers, are used for spreading material, such as fertilizers, pesticides or seeds. The field sprayers can be self-propelled or designed as an attached or attached to an agricultural utility vehicle spraying machines. In order to spread the material over a large area on the field soil to be worked, the agricultural vehicles have a distribution linkage, which can have a working width of up to 40 m. The distributor linkage has spray nozzles that spray the material onto the soil to be processed. For efficient application of the material, the distance between the manifold linkage and the ground should remain as constant as possible over the entire working width. It is problematic if the agricultural utility vehicle drives over bumps, such as differently deep ruts or furrows. Likewise, it can happen during hillside or cornering that the ends of the distributor linkage come into contact with the ground and are damaged. In addition, the homogeneous distribution of the auszubringenden material due to the inclined position of the manifold linkage is no longer given.

Um unerwünschten Neigungsstellungen des Verteilergestänges vorzubeugen, sind Regelsysteme bekannt, welche über Aktoren das Verteilergestänge verschwenken können, um seitliche Neigungen einzustellen oder bei Bedarf zu eliminieren. Es wird beispielhaft auf die EP 2 936 980 A1 verwiesen. Hierbei erfolgt die Einstellung der Aktoren basierend auf einem Messsignal von Sensoren. Es wird sowohl ein Beschleunigungssensor eingesetzt, um eine unerwünschte Neigungsbewegung direkt am Verteilergestänge zu ermitteln, als auch ein Abstandssensor, insbesondere ein Ultraschallsensor, welcher am Verteilergestänge positioniert ist. Mittels des Ultraschallsensors ist der Abstand zum Boden bestimmbar. Basierend auf den Messsignalen der Sensoren steuert eine Steuereinheit den Aktor derart an, dass eine beliebige Gegenneigung zur Auslenkung des Verteilergestänges erzeugt werden kann. Je größer allerdings die Arbeitsbreite der Feldspritze ist, umso schneller und präziser muss die Steuereinheit die Messsignale verarbeiten, damit der Aktor effizient die korrigierende Schwenkbewegung ausführen kann. Hierzu ist es nötig, dass mittels der Sensoren sehr genau der Abstand zum Boden gemessen werden kann. Ultraschallsensoren reagieren aber empfindlich auf äußere Umwelteinflüsse, wie Regen oder Sprühnebel der Spritzmittelflüssigkeit der Sprühdüsen des Verteilergestänges. Eine robuste und präzise Messung des Bodens kann daher nicht garantiert werden. In order to prevent undesired inclination positions of the distributor linkage, control systems are known which can pivot via actuators, the distributor linkage to adjust lateral inclinations or to eliminate if necessary. It will be exemplary on the EP 2 936 980 A1 directed. Here, the setting of the actuators is based on a measurement signal from sensors. Both an acceleration sensor is used to detect an undesired tilting movement directly on the distributor linkage, and a distance sensor, in particular an ultrasonic sensor, which is positioned on the distributor linkage. The distance to the ground can be determined by means of the ultrasonic sensor. Based on the measurement signals of the sensors, a control unit controls the actuator in such a way that any counter-inclination for the deflection of the distributor linkage can be generated. However, the larger the working width of the field sprayer, the faster and more precisely the control unit must process the measuring signals so that the actuator can efficiently carry out the corrective pivoting movement. For this purpose it is necessary that the distance to the ground can be measured very accurately by means of the sensors. However, ultrasonic sensors are sensitive to external environmental influences, such as rain or spray of the spray liquid of the spray nozzles of the manifold linkage. A robust and precise measurement of the soil can therefore not be guaranteed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Regelsystem für ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug anzugeben, welches eine verbesserte Regelung des Abstands zum Boden und/oder Pflanzenbestand ermöglicht. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zu Grunde, ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug, die Verwendung eines Radarsensors für ein Regelsystem, sowie ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges anzugeben. The invention is therefore based on the object of specifying a control system for an agricultural utility vehicle, which allows improved control of the distance to the ground and / or plant stock. The invention is further based on the object of specifying an agricultural utility vehicle, the use of a radar sensor for a control system, as well as a method for controlling and / or regulating an agricultural utility vehicle.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Regelsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Im Hinblick auf das landwirtschaftliche Nutzfahrzeug wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 16 gelöst. Ferner wird die Aufgabe im Hinblick auf die Verwendung eines Radarsensors durch den Gegenstand des Anspruchs 17 und im Hinblick auf das Verfahren durch den Gegenstand des Anspruchs 18 gelöst. This object is achieved by a control system with the features of claim 1. With regard to the agricultural utility vehicle, the object is achieved by the subject matter of claim 16. Furthermore, the object with regard to the use of a radar sensor is solved by the subject matter of claim 17 and with regard to the method by the subject matter of claim 18.

Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, ein Regelsystem für ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug mit einem Verteilergestänge zum Ausbringen von Material, wie Düngemittel, Pflanzenschutzmittel oder Saatgut anzugeben. Das Regelsystem umfasst hierbei wenigstens einen Sensor zur Ermittlung des Boden- und/oder Pflanzenabstands des Verteilergestänges, welcher am Verteilergestänge positioniert ist, und eine Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung der Signale des wenigstens einen Sensors. Der wenigstens eine Sensor ist durch einen Radarsensor gebildet. Mittels der Datenverarbeitungseinheit ist basierend auf den Messsignalen des Sensors unabhängig von einer Wuchshöhe des Pflanzenbestandes der Abstand des Verteilergestänges zum Boden und/oder Pflanzenbestand an einen Sollwert anpassbar. The invention is based on the idea to provide a control system for an agricultural utility vehicle with a distributor linkage for spreading material such as fertilizers, pesticides or seeds. The control system here comprises at least one sensor for determining the ground and / or plant spacing of the distributor linkage, which is positioned on the distributor linkage, and a data processing unit for processing the signals of the at least one sensor. The at least one sensor is formed by a radar sensor. By means of the data processing unit, the distance of the distributor linkage to the soil and / or plant population can be adapted to a desired value based on the measurement signals of the sensor, regardless of a growth height of the plant population.

Die Erfindung hat den Vorteil, dass sich mittels des Radarsensors sowohl ein robuster Wert für den Abstand zum Boden als auch für den Abstand zum Pflanzenbestand ermitteln lässt. Die von einem Radarsensor ausgesandte elektromagnetische Strahlung ermöglicht dabei unabhängig von einer Wuchshöhe des Pflanzenbestandes eine robuste Abstandsmessung des Bodens. Weiterhin ist die Abstandsmessung des Bodens auch unanfällig gegenüber der vorhandenen Wuchsdichte des Pflanzenbestandes des zu bearbeitenden Feldbodens. In einem geeigneten Wellenlängenbereich kann die von einem Radarsensor ausgesandte Strahlung den Pflanzenbestand durchdringen oder fast vollständig reflektiert werden. Es ist demnach vorteilhafterweise sowohl eine Abstandsmessung zum Boden als auch zum Pflanzenbestand möglich. The invention has the advantage that it is possible by means of the radar sensor to determine both a robust value for the distance to the ground and for the distance to the plant population. The electromagnetic radiation emitted by a radar sensor enables a robust distance measurement of the soil independently of a stature height of the plant population. Furthermore, the distance measurement of the soil is also not susceptible to the existing growth density of the plant population of the field soil to be processed. In a suitable wavelength range emitted by a radar sensor radiation can penetrate the plant population or almost completely reflected become. It is therefore advantageously possible both a distance measurement to the ground and to the plant population.

Ein weiterer Vorteil ist, dass der Radarsensor im Gegensatz zum Ultraschallsensor sehr stabil gegenüber äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Schmutz und Verunreinigungen, Regen, Nebel oder Hitze, Druck und Luftdämpfung ist. Der Radarsensor kann daher auch direkt in unmittelbarer Nähe der Spritzmittelflüssigkeit, welche aus den Sprühdüsen ausgebracht wird, angebracht werden, um somit optimal den Abstand zum Boden und/oder Pflanzenbestand zu ermitteln. Des Weiteren kann das Radarsignal des Sensors Kunststoffe durchstrahlen, wodurch der Sensor auch unsichtbar und geschützt hinter einer Kunststoffabdeckung am Verteilergestänge angebracht werden kann und damit die Messung mittels des Sensors zusätzlich vor äußeren Einflüssen und Störungen geschützt ist. Die Anbringung des Sensors am landwirtschaftlichen Nutzfahrzeug ist zusätzlich sehr flexibel an dessen Ausstattung und Ausbildung anpassbar. Ferner besitzt das Radarsignal im Vergleich zum Ultraschall eine hohe Reichweite von über 1,5m bis hin zu circa 15m. Mittels Radarsensoren lassen sich sowohl Geschwindigkeits- als auch Abstandsmessungen durchführen. Another advantage is that the radar sensor, in contrast to the ultrasonic sensor is very stable against external influences, such as dirt and impurities, rain, fog or heat, pressure and air damping. The radar sensor can therefore be mounted directly in the immediate vicinity of the spray liquid, which is discharged from the spray nozzles, so as to optimally determine the distance to the ground and / or plant stock. Furthermore, the radar signal of the sensor can radiate through plastics, whereby the sensor can also be invisible and protected behind a plastic cover on the manifold linkage and thus the measurement by means of the sensor is additionally protected against external influences and disturbances. The attachment of the sensor on the agricultural vehicle is also very flexible in terms of its equipment and training customizable. Furthermore, the radar signal has a long range of 1.5m up to 15m compared to ultrasound. Radar sensors can be used to perform both speed and distance measurements.

Die Erfindung hat weiterhin den Vorteil, dass durch die präzise und robuste Messung des Abstands zum Boden und/oder Pflanzenbestand mittels des Radarsensors die Regelung effizient an einen Sollwert angepasst werden kann. The invention also has the advantage that the control can be efficiently adapted to a desired value by the precise and robust measurement of the distance to the ground and / or plant stock by means of the radar sensor.

Da das Verteilergestänge typischerweise eine zeitlich konstante Ausbringrate des Saatguts oder Pflanzenschutzmittels aufweist, ist die Veränderung der vertikalen Auslenkung des Verteilergestänges maßgebend für eine inhomogene Verteilung des Materials. Es ist daher von besonderem Vorteil, einer auftretenden Neigung des Verteilergestänges entgegenzuwirken und daher den Abstand zum Boden und/oder Pflanzenbestand an einen kontrollierten Sollwert anzupassen. Durch die Regelung kann fortwährend die über den Sensor gemessene Neigung des Verteilergestänges über den Unterschied, beziehungsweise die Regeldifferenz, zum gewünschten Sollwert angeglichen werden. Hierbei ist es generell denkbar, dass der Sollwert entweder gleichbleibend auf einen konstanten Wert eingestellt wird oder an einen variabel einstellbaren Wert angepasst werden kann. Die Regeldifferenz wird dadurch, auch bei vorhandenen Störeinflüssen, wie beispielsweise das Überfahren von Bodenunebenheiten oder Kurvenfahrten, effizient auf ein Minimum reduziert. Damit kann das Verteilergestänge sowohl präzise als auch schnellstmöglich in eine Parallellage gebracht beziehungsweise gehalten werden. Since the distributor linkage typically has a time-constant discharge rate of the seed or crop protection agent, the change in the vertical deflection of the distributor linkage is decisive for an inhomogeneous distribution of the material. It is therefore of particular advantage to counteract an occurring inclination of the distributor linkage and therefore to adapt the distance to the ground and / or plant stock to a controlled nominal value. As a result of the regulation, the inclination of the distributor linkage measured via the sensor can be continuously adjusted to the desired setpoint value via the difference or the control difference. In this case, it is generally conceivable that the desired value can either be set constant to a constant value or adapted to a variably adjustable value. The control difference is thereby reduced to a minimum, even with existing disturbing influences, such as driving over bumps or cornering. Thus, the distribution linkage can be brought and kept both precise and as quickly as possible in a parallel position.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abstandsregelung des Verteilergestänges an einen Sollwert angepasst, welcher durch den Abstand zum Boden gebildet ist. Der Boden des zu bearbeitenden Feldes ist je nach Bestandsdichte nur sehr schwer zu lokalisieren. Vorteilhafterweise können aber die von dem Radarsensor ausgesendeten elektromagnetischen Wellen den Pflanzenbestand durchdringen und werden von der Oberfläche des Bodens nahezu vollständig reflektiert. Mit anderen Worten wird der Pflanzenbestand hierbei „ausgeblendet“, oder transparent. Somit wird effizient vermieden, dass es aufgrund von Fehlstellen im Pflanzenbestand, beispielsweise durch ein ungleichmäßiges Pflanzenwachstum, zur Übermittlung von falschen Abstandswerten hinsichtlich der gesamten Bestandsfläche kommt. Der Abstand zum Boden unterliegt daher im Vergleich zum Abstand des Pflanzenbestandes je nach Bepflanzung und Wachstum des Feldes geringeren Schwankungen, weshalb der Abstand zum Boden generell eine robuste und stabile Regelgröße zur Anpassung des Sollwertes ist. Aus dem Anbringungsort des Sensors am Verteilergestänge und dessen Ausrichtung relativ zum Boden, ist der Abstand des Bodens zum Verteilergestänge in Verbindung mit dem Empfangssignal der elektromagnetischen Welle leicht ermittelbar. In a preferred embodiment of the invention, the distance control of the distributor linkage is adapted to a desired value, which is formed by the distance to the ground. The soil of the field to be processed is very difficult to locate, depending on population density. Advantageously, however, the electromagnetic waves emitted by the radar sensor can penetrate the plant population and are almost completely reflected by the surface of the soil. In other words, the plant population is "hidden", or transparent. This effectively avoids the transmission of wrong distance values with regard to the entire stock area due to defects in the plant population, for example due to uneven plant growth. Therefore, the distance to the ground is subject to less fluctuation compared to the distance of the plant population depending on the planting and growth of the field, which is why the distance to the ground is generally a robust and stable control variable for adjusting the target value. From the location of the sensor to the manifold and its orientation relative to the ground, the distance of the ground to the manifold linkage in connection with the received signal of the electromagnetic wave is easily determined.

Vorzugsweise ist die Abstandsregelung des Verteilergestänges an einen Sollwert angepasst, welcher durch den Abstand zum Pflanzenbestand gebildet ist. Der Anbau von unterschiedlichen Pflanzenbeständen, verschiedene Wuchshöhen aufgrund von unterschiedlicher Wachstumsgeschwindigkeit je nach Sonneneinstrahlung, oder Lücken im Bestand können die Effizienz des Ausbringens von Sprühmittelflüssigkeit mit dem Verteilergestänge verringern. Preferably, the distance control of the distribution linkage is adapted to a desired value, which is formed by the distance to the plant population. The cultivation of different crop stands, different plant heights due to different growth rates depending on solar radiation, or gaps in the inventory can reduce the efficiency of applying spray liquid to the manifold string.

Für einen derartig stark unterschiedlich entwickelten Pflanzenbestand kann es daher von Vorteil sein, die Abstandsregelung an den Pflanzenbestand als Sollwert anzupassen und danach zu regeln. Damit wird sichergestellt, dass der Bestand durch einen konstanten Abstand zum Verteilergestänge homogen bespritzt werden kann, und zusätzlich nicht durch das Verteilergestänge beschädigt wird. For such a highly diversely developed plant population, it may therefore be advantageous to adapt the distance control to the plant population as a target value and then to regulate it. This ensures that the stock can be sprayed homogeneously through a constant distance to the distributor linkage, and in addition is not damaged by the distributor linkage.

In einer weiteren Ausführungsform ist der wenigstens eine Sensor durch einen Dauerstrichradar oder Pulsradar gebildet. Die Funktionsweise des Radarsensors beruht auf dem Aussenden von hochfrequenten gebündelten elektromagnetischen Wellen im Mikrowellenlängenbereich und dem anschließenden Empfangen und Verstärken des reflektierten Echos eines zu detektierenden Objektes. Damit lässt sich sowohl die Präsenz, als auch die Entfernung und die Bewegung des Objektes bestimmen. Dauerstrichradarsensoren eignen sich hierbei besonders zur Geschwindigkeitsmessung, wohingegen sich Pulsradarsensoren vorteilhaft zur Abstandsmessung einsetzen lassen. In a further embodiment, the at least one sensor is formed by a continuous wave radar or pulse radar. The operation of the radar sensor is based on the emission of high-frequency bundled electromagnetic waves in the microwave wavelength range and the subsequent receiving and amplifying the reflected echo of an object to be detected. This can be used to determine the presence as well as the distance and movement of the object. Continuous wave radar sensors are particularly suitable for speed measurement, whereas pulse radar sensors can be advantageously used for distance measurement.

Der Dauerstrichradarsensor beruht auf dem Funktionsprinzip des Dopplereffekts. Hierbei treffen die von einem Sender des Sensors ausgesandten Wellenfronten auf ein bewegtes Objekt. Es ist sowohl möglich, die Bewegung des Sensors relativ zum Objekt oder die Bewegung des Objekts relativ zum Sensor zu bestimmen. Beispielsweise können daher allgemein auch von außen nicht sichtbare Objekte innerhalb des Pflanzenbestandes, wie beispielsweise Kleintiere oder Baumstümpfe, detektiert werden. Die Wellenfronten des Sendesignals erfahren je nach Bewegungsrichtung eine Stauchung, oder mit anderen Worten eine Ausdünnung. Diese Stauchung stellt eine Frequenzverschiebung dar. Das bedeutet, dass sich das Echosignal des reflektierenden Objektes, beispielsweise des Bodens, von der ursprünglich vom Sensor ausgesendeten Frequenz durch eine überlagerte Dopplerfrequenz unterscheidet. Die Dopplerfrequenz ist demnach die Frequenzdifferenz zwischen Sendesignal und Echosignal. Das Echosignal kann dann in einem Mischer des Sensors durch eine Mischung mit dem unverfälschten Sendesignal ausgewertet werden. Über die Messung der Dopplerfrequenz mittels des Sensors lässt sich demnach vorteilhafterweise die Geschwindigkeit eines Objektes (in Abhängigkeit des ermittelbaren Winkels der Bewegung) direkt bestimmen. Beispielsweise kann der Sensor an einer Unterkante des Verteilergestänges positioniert sein, damit sich mittels des Dopplereffektes die Geschwindigkeit in Hochrichtung, also senkrecht zur Fahrtrichtung ermitteln lässt. Dieser Wert kann beispielsweise in einem Distance-Control System zur Abstandsregelung des Verteilergestänges verwendet werden. The continuous wave radar sensor is based on the principle of operation of the Doppler effect. In this case, the wavefronts emitted by a transmitter of the sensor strike a moving object. It is both possible to determine the movement of the sensor relative to the object or the movement of the object relative to the sensor. For example, objects that are generally invisible from the outside can therefore generally be detected within the plant population, such as, for example, small animals or stumps. The wavefronts of the transmission signal experience a compression depending on the direction of movement, or in other words a thinning. This compression represents a frequency shift. This means that the echo signal of the reflecting object, for example the ground, differs from the frequency originally emitted by the sensor due to a superimposed Doppler frequency. The Doppler frequency is therefore the frequency difference between the transmitted signal and the echo signal. The echo signal can then be evaluated in a mixer of the sensor by mixing with the unadulterated transmission signal. Accordingly, the speed of an object (depending on the determinable angle of the movement) can be determined directly via the measurement of the Doppler frequency by means of the sensor. For example, the sensor can be positioned at a lower edge of the distributor linkage, so that the speed can be determined in the vertical direction, ie perpendicular to the direction of travel, by means of the Doppler effect. This value can be used for example in a distance control system for the distance control of the distribution linkage.

Der Dauerstrichradar unterscheidet sich vom Pulsradar dadurch, dass der Sender des Dauerstrichradars während der gesamten Dauer des Messvorgangs kontinuierlich elektromagnetische Wellen aussendet. Der Pulsradarsensor emittiert hingegen ein kurz andauerndes impulsförmiges hochfrequentes Signal hoher Leistung. Anschließend folgt eine längere Pause, in der das Echo empfangen werden kann, bevor ein neues Sendesignal ausgesendet wird. Die bei der Reflexion an einem Objekt entstehenden Echo-Pulse werden anschließend im Empfänger verstärkt. Es wird die verstreichende Zeit zwischen dem Aussenden eines kurzen Sendepulses und dem Eintreffen des reflektierten Pulses gemessen. Zusammen mit der bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen ergibt sich aus der Laufzeit die Entfernung des Objekts. Grundsätzlich eignet sich der Pulsradar besonders vorteilhaft zur Ermittlung der Entfernung zu einem Objekt, beispielsweise dem Boden. The continuous wave radar differs from the pulsed radar in that the continuous wave radar transmitter continuously emits electromagnetic waves throughout the duration of the measurement process. In contrast, the pulse radar sensor emits a short-duration pulse-shaped high-frequency signal of high power. This is followed by a longer pause in which the echo can be received before a new transmission signal is sent out. The echo pulses produced during reflection on an object are then amplified in the receiver. It measures the elapsed time between the emission of a short transmit pulse and the arrival of the reflected pulse. Together with the known propagation speed of the electromagnetic waves, the distance of the object results from the transit time. In principle, the pulse radar is particularly advantageous for determining the distance to an object, for example the ground.

In einer bevorzugten Ausführungsform liegt der Frequenzbereich des Sensors zwischen 10 und 150 GHz. Vorteilhafterweise liegt die Frequenz des Radarsensors im Bereich von 24 GHz. Diese Frequenz eignet sich generell besonders zur Durchdringung von Pflanzenbeständen zur Messung des Abstandes des Verteilergestänges zum Boden und ist gleichzeitig eine international frei verwendbare Frequenz. Weiterhin sind je nach Pflanzenbestand auch Frequenzen im Bereich von circa 60Ghz oder 120Ghz vorteilhaft zur Durchdringung des Pflanzenbestandes und daher effizient zur Messung des Abstandes zum Boden. In a preferred embodiment, the frequency range of the sensor is between 10 and 150 GHz. Advantageously, the frequency of the radar sensor is in the region of 24 GHz. This frequency is generally particularly suitable for penetrating plant stands for measuring the distance of the distribution linkage to the ground and is at the same time an internationally freely usable frequency. Furthermore, depending on the plant population, frequencies in the range of about 60 GHz or 120 GHz are also advantageous for penetrating the plant population and therefore efficient for measuring the distance to the ground.

Weiter vorzugsweise emittiert der Sensor elektromagnetische Strahlung in einem derartigen Wellenlängenbereich, dass der Pflanzenbestand nicht erfasst ist. Die Wahl des Frequenzbereichs, und daher des zu emittierenden Wellenlängenbereichs des Sensors richtet sich idealerweise nach der optimalen Durchdringung des Pflanzenbestandes des zu bearbeitenden Feldes. Dadurch kann der Pflanzenbestand effizient ausgeblendet und eine präzise Bestimmung des Abstandes des Verteilergestänges zum Boden gewährleistet werden. Da der Pflanzenbestand häufig kein homogenes Wachstum aufweist und die Bestandskante daher Schwankungen unterliegt, stellt der Abstand zum Boden eine robuste und beständige Regelgröße dar. Further preferably, the sensor emits electromagnetic radiation in such a wavelength range that the plant population is not detected. The choice of the frequency range, and therefore of the wavelength range of the sensor to be emitted, ideally depends on the optimum penetration of the plant population of the field to be processed. As a result, the plant stock can be efficiently hidden and a precise determination of the distance of the distributor boom to the ground can be ensured. Since the plant population often has no homogeneous growth and the stock edge is therefore subject to fluctuations, the distance from the ground is a robust and consistent rule.

Vorteilhafterweise ist der Sensor derart ausgebildet, dass mittels eines Dopplersignals sowohl der aktuelle Abstand des Verteilergestänges zum Boden und/oder Pflanzenbestand, als auch die Geschwindigkeit des Verteilergestänges relativ zum Boden und/oder relativ zum Fahrzeug erfassbar ist. Aus den empfangenen, vom Objekt reflektierten Wellen können generell Informationen, wie der Winkel beziehungsweise die Richtung zum betreffenden Objekt, die Entfernung zum Objekt sowie dessen Relativbewegung ermittelt werden. Hierzu kann vorzugsweise ein sogenannter Frequency Shift Keying(FSK)-Radar verwendet werden. Das bedeutet, dass ein modulierter Dauerstrichradar Eigenschaften annehmen kann, die einem Pulsradar ähneln. Die Modulation, also die Veränderung des Signals hinsichtlich Frequenz, Phase oder Amplitude lässt Rückschlüsse auf die Laufzeit des Signals schließen. Somit lassen sich mittels eines einzigen Sensors sowohl die Geschwindigkeit aus dem Dopplersignal, als auch die Entfernung zu dem reflektierenden Objekt bestimmen. Advantageously, the sensor is designed such that by means of a Doppler signal both the actual distance of the distributor linkage to the soil and / or plant stock, and the speed of the distributor linkage relative to the ground and / or relative to the vehicle can be detected. From the received waves reflected from the object, information such as the angle or the direction to the relevant object, the distance to the object and its relative movement can generally be determined. For this purpose, preferably a so-called Frequency Shift Keying (FSK) radar can be used. This means that a modulated continuous wave radar can take on properties that resemble a pulsed radar. The modulation, ie the change in the signal in terms of frequency, phase or amplitude can draw conclusions about the duration of the signal. Thus, the speed of the Doppler signal as well as the distance to the reflecting object can be determined by means of a single sensor.

Weiter vorzugsweise liegt die Messrate des Sensors in einem Bereich zwischen 1 und 50 msec. Hierdurch können sehr schnell Lücken im Bestand erkannt werden, so dass die Neigung des Verteilergestänges nicht unnötig und fälschlicherweise auf den Abstand zu einer Bestandslücke eingestellt wird. Mittels einer derart hohen Messgeschwindigkeit des Sensors weist das Regelsystem eine hohe Regelgüte und Regelgenauigkeit auf. Further preferably, the measuring rate of the sensor is in a range between 1 and 50 msec. As a result, gaps in the inventory can be detected very quickly, so that the inclination of the distributor linkage is not unnecessarily and erroneously set to the distance to a stock gap. By means of such a high measuring speed of Sensors, the control system has a high control quality and control accuracy.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Verteilergestänge mit einem Stellorgan gekoppelt, welches abhängig von den Messsignalen des wenigstens einen Sensors zur Regelung der Neigung des Verteilergestänges mittels der Datenverarbeitungseinheit ansteuerbar ist. Idealerweise bilden der Sensor, die Datenverarbeitungseinheit und das Stellorgan eine Einheit. Das bedeutet, dass eine direkte Verbindung zwischen dem Sensor, der Datenverarbeitungseinheit und dem Stellorgan besteht. Daher kann das von dem Sensor ermittelte Messsignal effizient und schnellstmöglich an die Datenverarbeitungseinheit übermittelt werden. Die Datenverarbeitungseinheit kann das Messsignal des Sensors auswerten und ein elektronisches Stellsignal generieren, welches zur Verstellung der Neigung des Verteilergestänges an das Stellorgan übermittelt wird. Das Stellorgan ist hierbei vorzugsweise an einem Rahmen angebracht, an welchem das Verteilergestänge befestigt ist und gehalten wird. Das Stellorgan kann auch direkt mit dem Verteilergestänge selbst verbunden sein. Vorteilhafterweise übt damit das Stellorgan basierend auf dem Stellsignal eine mechanische Kraftauswirkung auf das Verteilergestänge aus, wodurch eine sichere und präzise Verstellung des Verteilergestänges gewährleistet werden kann. Somit kann einer auftretenden Neigung des Verteilergestänges effizient entgegengewirkt werden und damit der Abstand zum Boden und/oder Pflanzenbestand konstant gehalten werden. In a particularly preferred embodiment, the distributor linkage is coupled to an actuator, which can be controlled by the data processing unit as a function of the measuring signals of the at least one sensor for controlling the inclination of the distributor linkage. Ideally, the sensor, the data processing unit and the actuator form one unit. This means that there is a direct connection between the sensor, the data processing unit and the actuator. Therefore, the measurement signal determined by the sensor can be transmitted to the data processing unit efficiently and as quickly as possible. The data processing unit can evaluate the measurement signal of the sensor and generate an electronic control signal, which is transmitted to adjust the inclination of the distributor linkage to the actuator. The actuator is in this case preferably attached to a frame to which the distributor linkage is attached and held. The actuator may also be directly connected to the manifold linkage itself. Advantageously, thus exerts the actuator based on the control signal from a mechanical force impact on the manifold linkage, whereby a secure and precise adjustment of the manifold linkage can be ensured. Thus, an occurring inclination of the distribution linkage can be effectively counteracted and thus kept the distance to the ground and / or plant stock constant.

Vorzugsweise ist das Stellorgan durch einen hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Zylinder, insbesondere Hydraulikzylinder, gebildet. Derartige Zylinder bilden kostengünstige und einfache Mittel zur Rückführung des Verteilergestänges in seine parallele Ausgangslage zum Boden und/oder Pflanzenbestand und damit eine Beeinflussung seiner Bewegung in entgegengesetzter Richtung einer auftretenden Neigung. Es sind generell verschiedene Arten von Stellorganen denkbar, wie beispielsweise elektrische, pneumatische, hydraulische oder kombinierte Stellmotoren, insbesondere Pneumatikzylinder oder Elektromotoren. Das Stellorgan ist generell als Aktor ausgebildet, um die elektrischen Stellsignale der Datenverarbeitungseinheit in eine mechanische Bewegung umzuwandeln, welche die Lage des Verteilergestänges derart verändert, dass dieses möglichst in einer Parallellage zum Boden und/oder Pflanzenbestand gehalten wird. Preferably, the actuator is formed by a hydraulically or pneumatically operating cylinder, in particular hydraulic cylinder. Such cylinders form cost-effective and simple means for returning the distributor linkage in its parallel starting position to the soil and / or plant life and thus influencing its movement in the opposite direction of a tilt occurring. There are generally different types of actuators conceivable, such as electric, pneumatic, hydraulic or combined actuators, in particular pneumatic cylinders or electric motors. The actuator is generally designed as an actuator to convert the electrical control signals of the data processing unit into a mechanical movement, which changes the position of the manifold so that it is held as possible in a parallel position to the soil and / or plant inventory.

Weiter vorzugsweise sind mehrere Sensoren, insbesondere zwei, am Verteilergestänge, insbesondere an der Unterkante des Verteilergestänges, unterschiedlich positioniert, sodass der Abstand zum Boden- und/oder Pflanzenbestand an mehreren Stellen ermittelbar ist. Generell kann sowohl die Abstandsbestimmung des Bodens als auch des Pflanzenbestands mit mehreren Sensoren ermittelt werden. Beispielsweise kann der Radarsensor auch mit einem Ultraschallsensor oder anderen Sensoren zur Abstandsmessung kombiniert sein. Zweckmäßigerweise werden hierzu mehrere verschiedene Sensoren am Verteilergestänge positioniert. Grundsätzliche Gesichtspunkte für die Sensorauswahl betreffen zweckmäßigerweise die dynamische Messgenauigkeit, eine geringe Trägheit des Sensors innerhalb des Regelkreises, und vorzugsweise eine hohe Messstabilität hinsichtlich Umweltbedingungen, wie beispielsweise Temperatur, Vibration des Verteilergestänges und Feuchtigkeit. Es kann daher von besonderem Vorteil sein, zwei Radarsensoren am Verteilergestänge zu positionieren, um den Abstand zum Boden und zum Pflanzenbestand zu ermitteln. Durch den Einsatz von mehreren Sensoren lassen sich beispielsweise Löcher im Bestand oder starke Schwankungen der Bestandhöhe korrigieren, bevor das Verteilergestänge an die vermeintlich fehlerhaften Neigungen verstellt wird. Further preferably, a plurality of sensors, in particular two, on the distribution linkage, in particular at the lower edge of the distributor linkage, positioned differently, so that the distance to the soil and / or plant population can be determined at several points. In general, both the determination of the distance of the soil and the plant population can be determined with multiple sensors. For example, the radar sensor can also be combined with an ultrasonic sensor or other sensors for distance measurement. Conveniently, several different sensors are positioned on the distributor linkage for this purpose. Basic aspects of the sensor selection advantageously relate to the dynamic measurement accuracy, a low inertia of the sensor within the control loop, and preferably a high measurement stability with respect to environmental conditions, such as temperature, vibration of the manifold linkage and moisture. It may therefore be of particular advantage to position two radar sensors on the distribution linkage in order to determine the distance to the ground and to the plant population. By using several sensors, it is possible, for example, to correct holes in the stock or large fluctuations in the stock height before the distributor bar is adjusted to the supposedly incorrect inclinations.

Die Anbringung der Sensoren an der Unterkante des Verteilergestänges hat den Vorteil, dass die senkrechte Ausrichtung und damit senkrechte Messrichtung der Sensoren eine möglichst geringe Störung bei der Abstandsmessung des Bodens durch den Pflanzenbestand aufweist. Das bedeutet auch, dass die elektromagnetische Welle nahezu störungsfrei möglichst tief durch den Pflanzenbestand zum Boden vordringen kann. The attachment of the sensors to the lower edge of the distributor linkage has the advantage that the vertical alignment and thus perpendicular measuring direction of the sensors has the least possible disturbance in the distance measurement of the soil by the plant population. This also means that the electromagnetic wave can penetrate almost as deeply as possible through the plant population to the ground.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ermittelt wenigstens ein Sensor den Abstand zum Boden und wenigstens ein weiterer Sensor den Abstand zum Pflanzenbestand. Hierbei können die beiden Sensoren in einem unterschiedlichen Frequenzbereich liegen, damit der Pflanzenbestand effizient erfasst beziehungsweise ausgeblendet werden kann. Durch die Ermittlung des Abstandes sowohl zum Boden als auch zum Pflanzenbestand kann damit das Verteilergestänge auf eine ideale Neigung eingestellt werden, damit ein konstanter Abstand zum Bestand eingestellt oder gehalten werden kann. Durch die Messung des Abstandes zum Boden können Lücken im Bestand effektiv korrigiert werden, damit die Neigung des Verteilergestänges nicht unerwünscht an eine Bestandslücke angepasst wird. In a further preferred embodiment, at least one sensor determines the distance to the ground and at least one further sensor determines the distance to the plant population. In this case, the two sensors can be located in a different frequency range, so that the plant life can be efficiently detected or hidden. By determining the distance to both the soil and the plant stand so that the distribution linkage can be set to an ideal slope, so that a constant distance to the stock can be set or held. By measuring the distance to the ground, gaps in the stock can be effectively corrected, so that the inclination of the distribution linkage is not undesirable adapted to a stock gap.

Vorzugsweise ist der Sensor zur Ermittlung des Abstandes zum Boden durch einen Radarsensor und der weitere Sensor zur Ermittlung des Abstandes zum Pflanzenbestand durch einen Ultraschallsensor gebildet. Die Ermittlung des Abstandes zum Boden mittels eines Radarsensors hat den Vorteil, dass ein robuster und stabiler Wert ermittelt werden kann, der nur geringen Schwankungen, beispielsweise durch Bodenunebenheiten, unterliegt. Hierzu kann der Radarsensor vorteilhafterweise elektromagnetische Strahlung in einem geeigneten Wellenlängenbereich emittieren, sodass der Pflanzenbestand nicht erfasst wird. Demnach ist die Abstandsmessung des Bodens mittels des Radarsensors unabhängig von einer Wuchsdichte und/oder Wuchshöhe des vorhandenen Pflanzenbestandes. Für die Ermittlung des Pflanzenbestandes sind neben Ultraschallsensoren auch weitere Abstandssensoren, wie beispielsweise Lasersensoren, denkbar. Preferably, the sensor for determining the distance to the ground is formed by a radar sensor and the further sensor for determining the distance to the plant population by an ultrasonic sensor. The determination of the distance to the ground by means of a radar sensor has the advantage that a robust and stable value can be determined which is subject to only slight fluctuations, for example due to uneven floors. For this purpose, the radar sensor advantageously emit electromagnetic radiation in a suitable wavelength range, so that the plant population is not detected. Accordingly, the distance measurement of the soil by means of the radar sensor is independent of a growth density and / or stature height of the existing plant population. In addition to ultrasonic sensors, other distance sensors, such as laser sensors, are conceivable for determining the plant population.

Vorzugsweise ist mittels des ermittelten Abstands zum Boden und des ermittelten Abstands zum Pflanzenbestand über einen bestimmten Zeitraum eine Pflanzenbestandoberkante filterbar und an einen Sollwert anpassbar. Dadurch lassen sich effizient Lücken und Unebenheiten in der Wachstumshöhe des Pflanzenbestandes ermitteln und korrigieren. Über einen bestimmten Zeitraum kann der gemessene Abstand zum Pflanzenbestand beispielsweise gemittelt werden, um einen Grenzwert für eine Bestandsoberkante zu filtern. Diese kann als Sollwert für den Abstand zum Pflanzenbestand in der Regelung verwendet werden. Idealerweise wird hierbei der Sollabstand zur Bestandsoberkante minimal gehalten, damit der Einfluss des Windes auf den Sprühnebel der Sprühdüsen des Verteilergestänges möglichst gering gehalten werden kann. Preferably, by means of the determined distance to the ground and the determined distance to the plant population over a certain period of time, a plant constituent upper edge can be filtered and adapted to a nominal value. As a result, gaps and unevenness in the growth height of the plant population can be efficiently determined and corrected. For example, over a period of time, the measured distance to the crop can be averaged to filter a crop top limit. This can be used as a setpoint for the distance to the crop in the control. Ideally, the nominal distance to the upper edge of the stock is kept to a minimum so that the influence of the wind on the spray of the spray nozzles of the distributor bar can be kept as low as possible.

In einer weiteren Ausführungsform ermittelt die Datenverarbeitungseinheit den Abstand zum Boden- und/oder Pflanzenbestand vorrausschauend, insbesondere mittels eines Kalman-Filter. Der Kalman-Filter stellt einen Beobachter des Systems des Verteilergestänges dar, welches hierzu als ein Modellsystem in einem Zustandsraum betrachtet werden kann. Dies hat den Vorteil, dass das Verhalten des Verteilergestänges, vor allem die auftretenden Neigungen, in Abhängigkeit von verschiedenen Zuständen simuliert werden können, und daher generell Steuerungen und/oder Regelungen für das Verteilergestänge als Modellsystem ausgelegt werden können. Mittels des Kalman-Filters können damit zukünftige Zustände des Verteilergestänges anhand von den Messsignalen geschätzt und somit prognostiziert werden. Der Schätzwert wird anschließend kontinuierlich mit dem Messsignal verglichen und anhand dessen Abweichung kann eine Korrektur berechnet werden. Man betrachtet demnach den vorhergesagten Zustand und den gemessenen Zustand und bestimmt aus diesen beiden Werten und weiteren bekannten Informationen über das Modellsystem einen optimalen zukünftigen Systemzustand. Beispielsweise können die beiden gemessenen Werte des Abstandes des Verteilergestänges zum Boden und zum Pflanzenbestand mittels des Kalman-Filters zu einem robusten Wert verrechnet werden, welcher die Bestandsoberkante wiedergibt. Die Bestandsoberkante kann dann als Regelgröße an einen Sollwert angepasst werden, welcher dem optimalen Abstand des Verteilergestänges zum Pflanzenbestand darstellt. Zur Vermeidung von Windabdriftung des auszubringenden Materials ist hierbei der Sollwert zweckmäßigerweise minimal zu wählen. In a further embodiment, the data processing unit determines the distance to the soil and / or plant population in advance, in particular by means of a Kalman filter. The Kalman filter represents an observer of the manifold system, which may be considered as a model system in a state space. This has the advantage that the behavior of the distributor linkage, especially the inclinations occurring, depending on different states can be simulated, and therefore generally controls and / or regulations for the manifold linkage can be designed as a model system. By means of the Kalman filter, future states of the distributor linkage can thus be estimated on the basis of the measurement signals and thus predicted. The estimated value is then compared continuously with the measurement signal, and based on this deviation, a correction can be calculated. Accordingly, one considers the predicted state and the measured state and determines from these two values and further known information about the model system an optimal future system state. For example, the two measured values of the distance of the distributor boom to the ground and to the crop can be offset by means of the Kalman filter to a robust value, which represents the stock upper edge. The inventory upper edge can then be adjusted as a controlled variable to a desired value, which represents the optimal distance of the distributor linkage to the crop. To avoid wind drift of auszubringenden material, the setpoint is expediently minimal to choose.

Im Rahmen der Erfindung wird weiterhin ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug zum Ausbringen von Material, wie Düngemittel, Pflanzenschutzmittel oder Saatgut, mit einem Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ausführungsformen beansprucht. In the context of the invention, furthermore, an agricultural utility vehicle for applying material, such as fertilizers, pesticides or seeds, is claimed with a control system according to one of the preceding embodiments.

Weiterhin wird die Verwendung wenigstens eines Radarsensors für ein Regelsystem für ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug zum Ausbringen von Material, wie Düngemittel, Pflanzenschutzmittel oder Saatgut zur Ermittlung des Boden- und/oder Pflanzenabstands des Verteilergestänges offenbart. Furthermore, the use of at least one radar sensor for an agricultural utility vehicle control system for delivering material such as fertilizer, pesticide or seed to determine the floor and / or plant spacing of the distribution boom is disclosed.

Mittels des Radarsensors lässt sich sowohl ein präziser Wert für den Abstand zum Boden als auch für den Abstand zum Pflanzenbestand ermitteln, da der Radarsensor sehr robust gegenüber äußeren Einflüssen, wie beispielsweise Schmutz oder Feuchtigkeit ist. Das Radarsignal weist weiterhin eine hohe Reichweite von über 1,5m auf und es lassen sich vorzugsweise sowohl Geschwindigkeits- als auch Abstandsmessungen durchführen. Hiermit kann eine auftretende Neigung des Verteilergestänges effizient und schnellstmöglich angepasst und verstellt werden, damit das Verteilergestänge eine parallele Lage relativ zum Boden oder Pflanzenbestand behält. By means of the radar sensor, both a precise value for the distance to the ground and for the distance to the plant population can be determined, since the radar sensor is very robust against external influences, such as dirt or moisture. The radar signal furthermore has a high range of more than 1.5 m and it is preferably possible to carry out both speed and distance measurements. Hereby, an occurring inclination of the distribution linkage can be adjusted and adjusted as efficiently and as quickly as possible, so that the distribution linkage retains a parallel position relative to the soil or plant stock.

Ferner wird in der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges, bei dem Material, wie Düngemittel, Pflanzenschutzmittel oder Saatgut, aus einem Vorratsbehälter durch ein Verteilergestänge ausgebracht wird, beansprucht. Hierbei umfasst das landwirtschaftliche Nutzfahrzeug ein Stellorgan und ein Regelsystem mit einer Datenverarbeitungseinheit und wenigstens einem Sensor, welcher durch einen Radarsensor zur Ermittlung des Boden- und/oder Pflanzenabstands des Verteilergestänges gebildet ist. Das Stellorgan wird in Abhängigkeit von ermittelten Messsignalen des Sensors zur Regelung der Neigung des Verteilergestänges angesteuert und/oder verstellt. Hierzu wird basierend auf den Messsignalen durch die Datenverarbeitungseinheit ein elektronisches Stellsignal für das Stellorgan generiert. Vorteilhafterweise lässt sich eine vertikale Auslenkung und Neigung des Verteilergestänges, welche hauptsächlich für eine inhomogene Verteilung des auszubringenden Materials verantwortlich sein kann, effektiv entgegenwirken und daher der Abstand zum Boden und/oder Pflanzenbestand konstant halten. Furthermore, in the present invention, a method for controlling and / or regulating an agricultural utility vehicle, in which material, such as fertilizers, pesticides or seeds, is discharged from a reservoir through a distributor linkage, claimed. Here, the agricultural utility vehicle comprises an actuator and a control system with a data processing unit and at least one sensor, which is formed by a radar sensor for determining the ground and / or plant spacing of the distributor linkage. The actuator is controlled and / or adjusted in response to detected measurement signals of the sensor for controlling the inclination of the distributor linkage. For this purpose, an electronic control signal for the actuator is generated based on the measurement signals by the data processing unit. Advantageously, can be a vertical deflection and inclination of the manifold linkage, which may be mainly responsible for an inhomogeneous distribution of the auszubringenden material, effectively counteract and therefore keep the distance to the ground and / or plant stock constant.

Weiter vorzugsweise wird der Abstand des Verteilergestänges zum Boden- und/oder Pflanzenabstands mittels des Regelsystems an einen Sollwert angepasst. Durch die Regelung kann fortwährend die über den Sensor gemessene Neigung des Verteilergestänges über den Unterschied, beziehungsweise die Regeldifferenz, zum gewünschten Sollwert angeglichen werden. Der gewünschte Sollabstand kann daher auch bei vorhandenen Störeinflüssen, wie beispielsweise das Überfahren von Bodenunebenheiten oder Kurvenfahrten, schnellstmöglich eingestellt werden. Further preferably, the distance of the distributor linkage to the soil and / or plant spacing by means of the control system to a target value customized. As a result of the regulation, the inclination of the distributor linkage measured via the sensor can be continuously adjusted to the desired setpoint value via the difference or the control difference. The desired target distance can therefore be adjusted as quickly as possible even with existing interference, such as driving over bumps or cornering.

Vorteilhafterweise wird durch die Datenverarbeitungseinheit der Abstand zum Boden- und/oder Pflanzenbestand vorausschauend, insbesondere mittels eines Kalman-Filter, ermittelt. Hierbei kann das Verteilergestänge als Modellsystem im Zustandsraum betrachtet werden und eine Prognose über zukünftige Zustände des Verteilergestänges getroffen werden. Dazu wird mittels eines Kalman-Filters kontinuierlich das Messsignal des Sensors mit einem Schätzwert verglichen. Man betrachtet demnach den vorhergesagten Zustand und den gemessenen Zustand und bestimmt aus diesen beiden Werten und weiteren bekannten Informationen über das Modellsystem einen optimalen zukünftigen Systemzustand. Dies gewährleistet eine hohe Regelgüte und stabile Führung des Verteilergestänges. Advantageously, the distance to the soil and / or plant population is determined in advance, in particular by means of a Kalman filter, by the data processing unit. In this case, the distribution linkage can be regarded as a model system in the state space and a prognosis can be made about future states of the distribution linkage. For this purpose, the measurement signal of the sensor is continuously compared with an estimated value by means of a Kalman filter. Accordingly, one considers the predicted state and the measured state and determines from these two values and further known information about the model system an optimal future system state. This ensures a high control quality and stable guidance of the distributor linkage.

Die Erfindung wird nachstehend mit weiteren Einzelheiten unter Bezug auf die beigefügten schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen The invention will be explained in more detail below with further details with reference to the attached schematic drawings. Show in it

1 eine Seitenansicht eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges mit einem Verteilergestänge und einem Regelsystem nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel; 1 a side view of an agricultural utility vehicle with a distributor linkage and a control system according to an embodiment of the invention;

2 eine Rückansicht des landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges gemäß 1 mit einem Verteilergestänge und einem Regelsystem nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. 2 a rear view of the agricultural vehicle according to 1 with a distributor rod and a control system according to an embodiment of the invention.

1 zeigt eine Seitenansicht eines landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges 103 mit einem Verteilergestänge 101 und einem Regelsystem nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Das landwirtschaftliche Nutzfahrzeug 103 kann für die Ausbringung von Material, wie Düngemittel, Pflanzenschutzmittel oder Saatgut verwendet werden. Das Verteilergestänge 101 weist wenigstens einen Radarsensor 102a zur Ermittlung des Boden- und/oder Pflanzenabstands des Verteilergestänges 101 und eine nicht dargestellte Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung der Signale des Sensors 102a auf. Mittels der Datenverarbeitungseinheit kann basierend auf den Messsignalen des Sensors 102a der Abstand zum Boden und/oder Pflanzenbestand ermittelt werden und an einen Sollwert angepasst werden. 1 shows a side view of an agricultural utility vehicle 103 with a distribution linkage 101 and a control system according to an embodiment of the invention. The agricultural utility vehicle 103 can be used for the application of material such as fertilizers, pesticides or seeds. The distribution linkage 101 has at least one radar sensor 102 for determining the ground and / or plant spacing of the distribution linkage 101 and a data processing unit, not shown, for processing the signals of the sensor 102 on. By means of the data processing unit, based on the measurement signals of the sensor 102 the distance to the ground and / or plant stock can be determined and adapted to a desired value.

Das Verteilergestänge 101 umfasst mehrere Abschnitte, welche einklappbar ausgebildet sind. Damit kann das Verteilergestänge 101 wie in 1 dargestellt ist, in einem eingeklappten Zustand gebracht werden, was vorteilhaft für das Befahren von Straßen oder engen Passagen ist. An der Unterkante 104 des Verteilergestänges 101 sind weitere nicht dargestellte Radarsensoren zur Ermittlung des Boden und/oder Pflanzenabstandes angebracht. Beispielhaft ist der in 1 dargestellte Radarsensor 102a an der Unterkante 105 angebracht. Aufgrund der Robustheit gegen äußere Einflüsse kann der Radarsensor 102a generell sehr flexibel am Verteilergestänge 101 positioniert sein. The distribution linkage 101 includes several sections which are formed foldable. Thus, the distribution linkage 101 as in 1 is shown in a folded state, which is advantageous for driving on roads or narrow passages. At the bottom edge 104 of the manifold linkage 101 are not shown radar sensors for determining the soil and / or plant spacing attached. Exemplary is the in 1 illustrated radar sensor 102 at the bottom edge 105 appropriate. Due to the robustness against external influences, the radar sensor 102 generally very flexible on the distribution frame 101 be positioned.

Das landwirtschaftliche Nutzfahrzeug 103 umfasst ein Antriebsfahrzeug 103a sowie einen Anhänger 103b, an dessen Rückseite das Verteilergestänge 101 an einem Rahmen befestigt ist. Das Verteilergestänge 101 weist mehrere Sprühdüsen 106 zur Ausbringung des Materials auf. In dem Anhänger 103b ist das auszubringende Material gelagert, welches mittels einer Pumpe in die Sprühdüsen 106 des Verteilergestänges 101 eingebracht wird. The agricultural utility vehicle 103 includes a drive vehicle 103a as well as a trailer 103b , on the back of which the distribution linkage 101 attached to a frame. The distribution linkage 101 has several spray nozzles 106 for applying the material. In the trailer 103b is the auszubringende material stored, which by means of a pump in the spray nozzles 106 of the manifold linkage 101 is introduced.

2 zeigt eine Rückansicht des landwirtschaftlichen Nutzfahrzeuges 103 gemäß 1 mit einem Verteilergestänge 101 und einem Regelsystem nach einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel. Im Gegensatz zu 1 ist das Verteilergestänge 101 im ausgeklappten Zustand, oder in anderen Worten in der vollen Arbeitsbreite, dargestellt. 2 shows a rear view of the agricultural utility vehicle 103 according to 1 with a distribution linkage 101 and a control system according to an embodiment of the invention. In contrast to 1 is the distribution linkage 101 in the unfolded state, or in other words in the full working width shown.

Das Verteilergestänge 101 weist vier Radarsensoren 102a, 102b zur Ermittlung des Abstandes zum Boden B und Pflanzenbestand P auf. Die vier Radarsensoren 102a, 102b sind an der Unterkante 105 des Verteilergestänges 101 positioniert. Da die Radarsensoren 102a, 102b generell robust gegen äußere Umwelteinflüsse sind, können die Sensoren 102a, 102b flexibel am Verteilergestänge 101 positioniert sein. Es sind jeweils zwei Sensoren 102a, 102b auf beiden Seiten des Verteilergestänges 101 angebracht. Die beiden Sensoren 102a, 102b auf der jeweiligen Seite des Verteilergestänges 101 weisen unterschiedliche Sendefrequenzen auf. Damit kann auf jeder Seite des Verteilergestänges 101 sowohl der Abstand zum Boden B als auch zum Pflanzenbestand P ermittelt werden. Vorzugsweise ist die Emission des Sensors 102a zur Ermittlung des Abstandes zum Boden B in einem derartigen Wellenlängenbereich ausgebildet, dass die emittierte Strahlung den Pflanzenbestand P durchdringt. Die emittierte Strahlung des Sensors 102b wird vom Pflanzenbestand P vorzugsweise nahezu vollständig zurückreflektiert, sodass der Abstand zum Pflanzenbestand P ermittelt werden kann. The distribution linkage 101 has four radar sensors 102 . 102b for determining the distance to the ground B and plant P stock. The four radar sensors 102 . 102b are at the bottom edge 105 of the manifold linkage 101 positioned. Because the radar sensors 102 . 102b Generally robust against external environmental influences, the sensors can 102 . 102b flexible at the distribution linkage 101 be positioned. There are two sensors each 102 . 102b on both sides of the distribution linkage 101 appropriate. The two sensors 102 . 102b on the respective side of the distributor linkage 101 have different transmission frequencies. This can be done on each side of the distribution linkage 101 both the distance to the soil B and to the plant population P are determined. Preferably, the emission of the sensor 102 designed to determine the distance to the ground B in such a wavelength range that the emitted radiation penetrates the plant population P. The emitted radiation of the sensor 102b is preferably almost completely reflected back from the plant population P, so that the distance to the plant population P can be determined.

Weiterhin weist das landwirtschaftliche Nutzfahrzeug 103 eine nicht dargestellte Datenverarbeitungseinheit zur Verarbeitung der Signale der Sensoren 102a, 102b auf, welche basierend auf den Messsignalen den Abstand zum Boden B und/oder zum Pflanzenbestand P an einen Sollwert anpassen kann. Beispielsweise kann mittels des ermittelten Abstand zum Boden B und des ermittelten Abstand zum Pflanzenbestand P über einen bestimmten Zeitraum eine Pflanzenbestandoberkante gefiltert werden und an einen Sollwert angepasst werden. Somit kann das Verteilergestänge 101 in einer horizontalen Lage in Bezug auf den Boden- und/oder Pflanzenbestand gehalten oder gebracht werden. Furthermore, the agricultural utility vehicle 103 a data processing unit, not shown, for processing the signals of the sensors 102 . 102b on which based on the Measuring signals the distance to the ground B and / or the plant P stock can be adapted to a target value. For example, by means of the determined distance to the soil B and the determined distance to the plant population P over a certain period of time, a plant constituent upper edge can be filtered and adapted to a desired value. Thus, the distribution linkage 101 be kept or brought in a horizontal position with respect to the soil and / or plant population.

Generell bildet der Radarsensor einen kompakten und leichten, sowie sehr robusten Sensor zur präzisen Ermittlung des Abstandes zum Boden- und/oder Pflanzenbestand des Verteilergestänges. Der Sensor selbst beeinflusst dabei vorteilhafterweise nicht die Bewegungen des Verteilergestänges, weshalb er sehr flexibel positioniert werden kann. Gleichzeitig vereint der Radarsensor mehrere Funktionsweisen von unterschiedlichen Sensoren im einem, sodass er sowohl für Abstandsmessung als auch gleichzeitig für die Geschwindigkeitserfassung verwendet werden kann. In general, the radar sensor forms a compact and lightweight, as well as very robust sensor for precise determination of the distance to the soil and / or plant population of the distribution linkage. The sensor itself advantageously does not influence the movements of the distributor linkage, which is why it can be positioned very flexibly. At the same time, the radar sensor combines several functions of different sensors in one, so it can be used both for distance measurement and simultaneously for speed detection.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101 101: Verteilergestänge distributor tube assembly
102a102: Radarsensor mit Sendefrequenz f₁ Radar sensor with transmission frequency f ₁
102b102b: Radarsensor mit Sendefrequenz f₂ Radar sensor with transmission frequency f ₂
103 103: Nutzfahrzeug commercial vehicle
103a103a: Antriebsfahrzeug drive vehicle
103b103b: Anhänger pendant
104 104: Oberkante top edge
105 105: Unterkante lower edge
106 106: Sprühdüse spray nozzle
P P: Pflanzenbestand plant stand
B B: Boden ground

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2936980 A1 [0003]

Claims

A control system for an agricultural utility vehicle having a manifold for discharging material, such as fertilizer, pesticide or seed, having at least one sensor for determining the ground and / or plant spacing of the manifold, which is positioned on the manifold, and a data processing unit for processing the signals of the at least one sensor, characterized in that the at least one sensor is formed by a radar sensor and by means of the data processing unit based on the measurement signals of the sensor regardless of a stature height of the plant population, the distance of the manifold linkage to the soil and / or plant stock is adaptable to a desired value.

System according to claim 1, characterized in that the distance control of the distributor linkage is adapted to a desired value, which is formed by the distance to the ground.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the distance control of the distributor linkage is adapted to a desired value, which is formed by the distance to the plant population.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one sensor is formed by a continuous wave radar or pulse radar.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the frequency range of the sensor is between 10 and 150 GHz.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor emits electromagnetic radiation in such a wavelength range that the plant population is not detected.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor is designed such that by means of a Dopplersignals the actual distance of the manifold linkage to the soil and / or plant inventory, and / or the speed of the distributor linkage relative to the ground and / or detectable relative to the vehicle is.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring rate of the sensor is in a range between 1 and 50 msec.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the distributor linkage is coupled to an actuator which, depending on the measuring signals of the at least one sensor for controlling the inclination of the distributor linkage by means of the data processing unit can be controlled.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator is formed by a hydraulically or pneumatically operating cylinder, in particular hydraulic cylinder.

System according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of sensors, in particular two, on the distribution linkage, in particular at the lower edge of the distributor linkage, are positioned differently, so that the distance to the soil and / or plant population can be determined at several points.

System according to one of the preceding claims, characterized in that at least one sensor determines the distance to the ground and at least one further sensor determines the distance to the plant population.

System according to claim 12, characterized in that, the sensor for determining the distance to the ground by a radar sensor and the further sensor for determining the distance to the plant population is formed by an ultrasonic sensor.

System according to claim 11-13, characterized in that by means of the determined distance to the ground and the determined distance to the plant population over a certain period of time, a plant constituent upper edge is filterable and can be adapted to a desired value.

System according to one of the preceding claims, characterized in that the data processing unit determines the distance to the soil and / or plant stock in advance, in particular by means of a Kalman filter.

Agricultural utility vehicle for delivering material, such as fertilizers, pesticides or seeds, with a control system according to one of the preceding claims.

Use of at least one radar sensor for a control system for an agricultural utility vehicle for delivering material, such as fertilizers, pesticides or seeds to determine the soil and / or plant spacing of the distribution linkage.

Method for controlling and / or regulating an agricultural utility vehicle, in which material, such as fertilizers, pesticides or seeds, is discharged from a reservoir through a distributor linkage, wherein the agricultural utility vehicle comprises an actuator and a control system with a data processing unit and at least one sensor, which is formed by a radar sensor for determining the ground and / or plant spacing of the distributor linkage, and the actuator is controlled and / or adjusted in dependence on determined measuring signals of the sensor for controlling the inclination of the distributor linkage.

A method according to claim 17, characterized in that the distance of the distributor linkage to the soil and / or plant spacing is adjusted by means of the control system to a desired value.

A method according to claim 17-18, characterized in that by the data processing unit, the distance to the soil and / or plant inventory in advance, in particular by means of a Kalman filter, is determined.