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Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Funktionsüberwachung eines an einer selbstfahrenden Erntemaschine angebrachten Erntevorsatzes.
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Technologischer Hintergrund
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Landwirtschaftliche Erntemaschinen sind mit Erntevorsätzen ausgestattet, die dazu dienen, das auf einem Feld liegende oder stehende Erntegut aufzunehmen oder abzuschneiden und es in die Erntemaschine zu fördern. Für die korrekte Funktion der Erntemaschine ist wichtig, dass Einzugskanal der Erntemaschine zeitlich und in seitlicher Richtung möglichst gleichmäßig mit Erntegut beaufschlagt wird.
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Bei Schneidwerken sind zur Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Funktion verschiedene Einstellungen zu optimieren. Dabei handelt es sich um die Schneidwerkshöhe über dem Boden und um die Position und Drehgeschwindigkeit einer Haspel. Während derzeit zur automatischen Einstellung der Schneidwerkshöhe und Drehgeschwindigkeit der Haspel hinreichend ausgereifte, selbsttätige Steuerungen zur Verfügung stehen, ist bei der Einstellung der Position der Haspel derzeit noch eine manuelle Kontrolle durch den Bediener erforderlich. Der Bediener muss sicherstellen, dass die Haspel weder zu weit vorn angeordnet ist und zu früh mit dem Erntegut zusammenwirkt, denn dann drohen Erntegutverluste durch vor dem Schneidwerk herabfallende, reife Früchte, noch zu weit hinten, denn dann kann der Abschneidevorgang nicht richtig erfolgen und das Getreide fällt nicht wie gewünscht nach hinten um, sondern kann nach vorn fallen und unter Ährenverlusten noch ein zweites Mal geschnitten werden. Auch darf die Haspel weder zu hoch eingestellt werden, denn dann wirkt sie nicht richtig, noch zu tief, denn dann können (wenn keine elektronische oder mechanische Begrenzung vorhanden ist) die Haspelzinken in das Schneidmesser gelangen. Der Bediener sitzt jedoch in der Kabine des Mähdreschers relativ weit vom Schneidwerk entfernt und kann insbesondere den kritischen Bereich, in dem die Annahme des Ernteguts erfolgt, wegen der dazwischen liegenden Querförderschnecke und Haspel kaum überblicken. Zudem sind in Vorwärtsrichtung verstellbare Schneidtische schwer einsehbar und daher schwierig einzustellen. Auch sind nicht alle Bediener hinreichend erfahren, um stets die korrekte Einstellung zu erzielen, insbesondere wenn es sich um saisonale Aushilfskräfte handelt.
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Zur Überwachung der Funktion der Haspel wurde vorgeschlagen (
EP 2 143 316 A1 ), eine Kamera an der Kabine des Mähdreschers oder oberhalb der Funktionselemente des Schneidwerks an dessen seitlichem Bereich anzubringen. Die Kamera soll mögliche Flussprobleme des Ernteguts erfassen und ihre Signale können zur selbsttätigen Nachregelung der Haspelposition dienen. Nachteilig ist hierbei jedoch, dass die Blickposition der an der Kabine angebrachten Kamera nicht wesentlich besser als die des Bedieners in seiner Kabine ist, während die an der Seite des Schneidwerks angebrachte Kamera den Annahmebereich des Ernteguts zumindest nicht über die ganze Breite des Schneidwerks erfassen kann.
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Die
EP 2 301 323 A2 schlägt vor, einen Erntegutaufnehmer (so genannte Pick-up) mit einer Kamera auszustatten, welche den Erntegutaufnehmer und einen davor liegenden Bereich des Feldes überwacht und feststellt, ob der Erntegutaufnehmer größere Mengen an Erntegut vor sich herschiebt, um in einem derartigen Fall geeignete Maßnahmen treffen zu können. Während die Kamera am Heck eines die Ballenpresse ziehenden Schleppers angebracht ist, ist nicht offenbart, an welcher Stelle die Kamera an einem Gutaufnehmer eines selbstfahrenden Mähdreschers oder Feldhäckslers zu befestigen wäre.
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Aufgabe
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Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gesetzt, eine Sensoranordnung zur Kontrolle eines Erntevorsatzes einer selbstfahrenden Erntemaschine bereitzustellen, die eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Beobachtung des Annahmebereichs des Erntevorsatzes ermöglicht.
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Erfindung
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Die vorliegende Erfindung wird durch die Patentansprüche definiert.
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Eine Sensoranordnung zur Funktionsüberwachung eines an einer selbstfahrenden Erntemaschine angebrachten Erntevorsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung sich oberhalb des Erntevorsatzes und vor dessen Vorderkante befindet und auf die Vorderseite des Erntevorsatzes ausgerichtet ist. Die Sensoranordnung blickt demnach schräg von vorn und oben auf den Annahmebereich des Erntevorsatzes. Auf diese Weise lässt sich die Funktion des Erntevorsatzes wesentlich besser als im Stand der Technik überwachen.
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Insbesondere umfasst die Sensoranordnung eine Kamera. Die Sensoranordnung ist vorzugsweise mittig vor dem Erntevorsatz angeordnet. Bei der Kamera kann es sich um eine Mono- oder Stereokamera handeln.
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Die Sensoranordnung kann mit einer Kontrollanordnung verbunden sein, die selbsttätig einen oder mehrere Betriebsparameter des Erntevorsatzes basierend auf Ausgangssignalen der Sensoranordnung kontrolliert. Insbesondere ist der Erntevorsatz ein Schneidwerk und die Kontrollanordnung kontrolliert die Höhe, Position in Vorwärtsrichtung und/oder Drehzahl einer Haspel und/oder Betriebsparameter einer Querförderschnecke. Bei einer anderen Ausführungsform kann das Bild der Kamera dem Bediener auf einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, der dann seinerseits die erwähnten Einstellungen durch Eingaben in eine Bedienerschnittstelle vornimmt, welche ihrerseits geeignete Aktoren ansteuert.
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Die Sensoranordnung kann an einem frei fliegenden oder durch eine oder mehrere Leitungen mit der Erntemaschine gekoppelten Fluggerät angebracht oder durch ein einschwenkbares Gestänge mit der Erntemaschine verbunden sein.
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Ausführungsbeispiel
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In den Zeichnungen sind drei nachfolgend näher beschriebene Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, wobei die Bezugszeichen nicht zu einer einschränkenden Auslegung der Patentansprüche herangezogen werden dürfen. Es zeigt:
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1: eine seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Erntemaschine mit einer ersten Ausführungsform einer Sensoranordnung zur Funktionsüberwachung des an der Erntemaschine angebrachten Erntevorsatzes,
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2 eine Draufsicht auf den vorderen Bereich der Erntemaschine der 1 bei in Betrieb befindlicher Sensoranordnung,
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3 eine seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Erntemaschine mit einer zweiten Ausführungsform einer Sensoranordnung zur Funktionsüberwachung des an der Erntemaschine angebrachten Erntevorsatzes,
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4 eine Draufsicht auf den vorderen Bereich der Erntemaschine der 3 bei in Betrieb befindlicher Sensoranordnung,
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5 eine Draufsicht auf den vorderen Bereich der Erntemaschine der 3 bei in der Transportposition befindlicher Sensoranordnung,
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6. eine seitliche Ansicht einer selbstfahrenden Erntemaschine mit einer dritten Ausführungsform einer Sensoranordnung zur Funktionsüberwachung des an der Erntemaschine angebrachten Erntevorsatzes, und
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7 eine Draufsicht die Erntemaschine der 6.
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Eine in 1 gezeigte selbstfahrende Erntemaschine 10 in der Form eines Mähdreschers ist auf vorderen angetriebenen und rückwärtigen lenkbaren Rädern 12 bzw. 14 getragen und weist eine Fahrerkabine 16 auf, von der aus sie von einem Fahrer bedient werden kann. An die Fahrerkabine 16 schließt sich rückwärtig ein Korntank 18 an, der in ihn abgegebenes Gut über ein Entleerrohr 20 nach außen abgeben kann. Der Korntank 18 lagert auf einem Rahmen 22, in dem zugeführtes Gut auf dem Weg über eine Dreschtrommel 24, einen Dreschkorb 26 und eine Wendetrommel 28 in seine großen und kleinen Bestandteile zerlegt wird. Auf daran anschließenden Schüttlern 30, sowie auf einem Vorbereitungsboden 32 und Sieben 34 wird eine weitere Trennung des geernteten Guts durchgeführt, wobei schließlich der ausgedroschene Gutanteil in den Korntank 18 gefördert wird, die großen Erntegutteile über die Schüttler 30 auf den Boden abgelegt werden und leichte Bestandteile mittels eines Gebläses 36 von den Sieben 34 ebenfalls auf den Boden geblasen werden. Auf dem Boden liegendes oder stehendes Gut wird über einen Schrägförderer 38 und eine Steinfangmulde 40 der Dreschtrommel 24 zugeführt, nachdem es von einer Erntegutaufnahmevorrichtung in Form eines Schneidwerks 42 vom Boden aufgenommen worden ist. Den nachfolgenden Ausführungen ist voranzustellen, dass sich Richtungsangaben, wie vor, hinter, oberhalb und unterhalb, im Folgenden auf die Vorwärtsrichtung V der Erntemaschine 10 beziehen.
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Das Schneidwerk 42 umfasst einen Rahmen, der sich aus Seitenwänden, einer Rückwand 48 mit einem an ihrer Oberseite angeordneten Querträger 50 und einem Boden 52 zusammensetzt. Der mittlere Bereich des Querträgers 50 wird durch geeignete Mittel, z. B. Haken, lösbar am Schrägförderer 38 angehängt. An der Vorderseite des Bodens 52 ist ein Mähwerksbalken 54 mit sich hin- und herbewegenden Messern angeordnet. In Vorwärtsrichtung V hinter dem Mähwerksbalken 54 befindet sich eine über die Breite des Schneidwerks 42 erstreckende, nach hinten geringfügig ansteigende Rampe 56, die mit dem Boden 52 starr verbunden ist. Hinter der Rampe 56 folgen drei seitlich nebeneinander angeordnete Fördergurtzusammenbauten 58 mit sich entgegen der Vorwärtsrichtung V nach hinten erstreckender Förderrichtung, hinter denen eine sich quer zur Vorwärtsrichtung V erstreckende Querförderschnecke 60 vorgesehen ist, die sich aus einem Rohr mit daran angeschweißten Förderwendeln und in ihrem mittleren Bereich vorgesehenen gesteuerten Einzugsfingern aufbaut. Oberhalb des Mähwerksbalkens 54 und der Fördergurtzusammenbauten 58 befindet sich eine höhenverstell- und in Vorwärtsrichtung verschiebbar am Rahmen des Schneidwerks 42 angebrachte, antreibbare Haspel 44, die sich quer zur Vorwärtsrichtung V erstreckt.
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Oberhalb des Schneidwerks 42 ist eine Sensoranordnung 62 angebracht, die eine Kamera 68 umfasst, welche von vorn und oben auf das Schneidwerk 42 blickt und mit einem Weitwinkel- oder Fischaugenobjektiv ausgestattet sein kann. Die Sensoranordnung 62 ist als Fluggerät ausgeführt, das an einem Gestell 64 angebrachte Drehflügel 66 umfasst. Bei dem Fluggerät kann es sich insbesondere um einen Quadrokopter oder eine andere, geeignete Drohne handeln. Die Sensoranordnung 62 kann auch weitere Sensoren 70 umfassen, die beispielsweise den Erntegutbestand vor dem Schneidwerk 42 optisch erfassen, um die Vortriebsgeschwindigkeit des Mähdreschers 10 zu steuern und ihn bei Erkennung von Hindernissen selbsttätig anzuhalten.. Zudem kann am Fluggerät 62 ein nach vorn blickender Abstandssensor (nicht gezeigt) angebracht werden, der eventuell vor dem Fluggerät 62 befindliche Hindernisse, wie Masten o.ä. erkennt und veranlasst, dass ggf. das Fluggerät 62 nach hinten gezogen wird, um eine Kollision zu vermeiden.
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Die Sensoranordnung 62 ist über zwei Kabel 72 mit jeweils einer oberen, vorderen Ecke der Fahrerkabine 16 verbunden. Die Kabel 72 bilden demnach ein Dreieck, das die Position der Sensoranordnung 62 in Vorwärtsrichtung V definiert, wie in der 2 gezeigt wird. Durch Aufspuleinrichtungen 76 können die Kabel 72 eingezogen werden, wenn die Sensoranordnung 62 nicht benötigt wird, z.B. bei der Fahrt auf einer Straße. Die Drehflügel 66 werden dann angehalten und das Fluggerät 62 liegt auf einer Halterung (nicht gezeigt) auf, die an der Fahrerkabine 16 befestigt ist, beispielsweise seitlich daneben, oder das Fluggerät wird bei einer Transportfahrt mit oder ohne daran befestigten Kabeln 72a, 72b, 72c anderweitig verstaut.
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Die Drehflügel 66 werden demnach durch eine Steuerung der Sensoranordnung 62 derart angesteuert, dass die Sensoranordnung 62 die Kabel 72 mit einer definierten Kraft spannt und so die Position der Sensoranordnung 62 in Vorwärtsrichtung vorgegeben wird. Die vertikale Position der Sensoranordnung 62 (d.h. ihre Höhe über dem Boden oder dem Erntegutbestand) kann durch einen der Sensoren 70 erfasst werden, dessen Signal der Steuerung der Sensoranordnung 62 zur Höhensteuerung der Sensoranordnung 62 verwendet wird. Die Ausrichtung des Fluggeräts um die Querachse und die Längsachse kann durch einen Schwerkraft- oder Trägheitssensor kontrolliert werden.
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Die Stromversorgung der Sensoranordnung 62 erfolgt über eines oder beide der Kabel 72, wie auch die Übertragung der Bilddaten der Kamera 68 auf eine Kontrollanordnung 74. Letztere ermöglicht es, die Bilder der Kamera 68 auf einer Anzeigeeinrichtung in der Fahrerkabine 16 anzuzeigen, sodass der Bediener seinerseits die Einstellungen des Erntevorsatzes 42 optimieren kann, insbesondere hinsichtlich der Position der Haspel 44 in Vorwärtsrichtung und vertikaler Richtung. Auch besteht die Möglichkeit, die Position der Haspel 44 in Vorwärtsrichtung und vertikaler Richtung durch die Kontrollanordnung 74 anhand einer Bildauswertung der Bilddaten der Kamera 68 selbsttätig einzustellen. Mit anderen Worten können Schneidwerksverluste durch vor dem Messerbalken herabfallendes Erntegut erkannt und selbsttätig vermieden oder vermindert werden. Bei Erntevorsätzen 42 mit in Vorwärtsrichtung verstellbaren Messerbalken 54 kann auch eine selbsttätige Positionierung des Messerbalkens im Sinne einer Minimierung von Verlusten erfolgen.
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Die Bilder der Sensoranordnung
62 können nicht nur zur selbsttätigen oder manuellen Einstellung von Betriebsparametern der Haspel
44 dienen, d.h. die Annahme des Ernteguts durch die Haspel
44 kontrollieren, sondern alternativ oder zusätzlich den Gutfluss innerhalb des Schneidwerks
42 überwachen. So können sie erkennen, wenn die Gutzuführung der Querförderschnecke
60 in den Schrägförderer
38 ungleichmäßig ist, sei es in zeitlicher Hinsicht (d.h. wenn das Erntegut beispielsweise in größeren Blöcken abgegeben wird) oder in räumlicher Hinsicht (z. B. wenn mehr Erntegut an einer Seite einläuft als an einer anderen Seite). Dadurch können manuell oder selbsttätig geeignete Gegenmaßnahmen getroffen werden, wie beispielsweise eine Verstellung von Abstreifern im Erntevorsatz (vgl.
DE 103 59398 B3 , deren Offenbarung durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird) oder durch Verändern der Drehzahl der Querförderschnecke
60. Blockaden vor dem Messerbalken
54, die bei nicht ordnungsgemäßer Arbeitsweise des Messerbalkens
54 entstehen können, z.B. bei Unkraut oder feuchten Bedingungen oder Lagergetreide, das zu nicht richtig abgeschnittenem Erntegut führt, das sich dann mit Erdreich zusammen ansammelt, können selbsttätig erkannt werden. Dann kann die Erntemaschine
10 selbsttätig angehalten werden und der Bediener zum Zurücksetzen der Erntemaschine
10 oder zur manuellen Beseitigung der Blockade aufgefordert werden.
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Anders als dargestellt, muss das Schneidwerk 42 nicht mit Förderbändern 52 ausgestattet sein, sondern könnte auch einen festen oder verstellbaren Boden aufweisen, oder die Förderbänder 52 können zur Querförderung des Erntegutes dienen.
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Bei der zweiten Ausführungsform nach 3 bis 5 ist die Sensoranordnung 62 an einem Gestänge angebracht, das sich aus zwei Teilen 78, 80 zusammensetzt, die durch vertikale Schwenklagerungen 82, 84 untereinander und mit der Oberseite der Fahrerkabine 16 verbunden sind. Die Schwenklagerungen 82, 84 ermöglichen es, das Gestänge in eine eingefaltete Transportposition zu verbringen, in der die Teile 78, 80 quer zur Fahrrichtung an der Vorderseite der Kabine 16 angeordnet sind, wie in den 4 und 5 gezeigt. Die Schwenklagerungen 82, 84 können von Hand oder motorisch betätigt werden.
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Bei der dritten Ausführungsform nach 6 und 7 findet ebenfalls ein Gestänge zur Anbringung der Sensoranordnung 62 Verwendung. Das Gestänge setzt sich, wie bei der zweiten Ausführungsform nach 3 bis 5, aus zwei Teilen 78 und 80 zusammen. Die Anbindung an der Erntemaschine 10 durch das Schwenklager 84 findet jedoch seitlich neben der Fahrerkabine 16 statt, sei es direkt an einem Pfosten der Fahrerkabine 16 oder an einer anderen, mit dem Rahmen 22 verbundenen Halterung. Dadurch kann die Sensoranordnung 62 zwischen der Betriebsposition an der Vorderseite der Erntemaschine 10 (d.h. vor dem Schneidwerk 42), wie sie in den 6 und 7 gezeigt ist, und der in 7 gezeigten Ruheposition bewegt werden, an der sie sich an der Rückseite der Erntemaschine 10 befindet. Auch beliebige Zwischenstellungen sind möglich, so könnte die Sensoranordnung z.B. auch eine Position oberhalb des rechten Endes des Schneidwerkes 42 verbracht werden. Der äußere Teil 78 des Gestänges ist gegenüber dessen innerem Teil 80 an dem Schwenklager 82 nach unten um einen Winkel 86 geneigt, was den Vorteil bietet, dass die Kamera 68 näher (als in 3) am Schneidwerk 42 sitzt und dass zulässige Transporthöhen nicht überschritten werden. Auch kann die Sensoranordnung 62 eine Position vorn, seitlich neben der Fahrerkabine 16 anfahren, wie in gestrichelten Linien angedeutet.
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Nach alledem erhält man eine Reihe an Vorteilen der erfindungsgemäßen Positionierung der Sensoranordnung 62. Es können frühzeitig Verstopfungen im Schneidwerk 42 erkannt und der Mähdrescher 10 kann bei verzögertem oder verstopftem Materialfluss automatisch gestoppt werden. Seitlich unterschiedlicher Materialfluss in den Schrägförderer 38, der zu schlechter Querverteilung in der Dreschtrommel 24 und den Schüttlern 30 führt, wird erkannt und kann durch Veränderung der Vorsatzdrehzahl oder durch Veränderung der Schneckendrehzahl oder der Länge der Schneckenwindungen oder der Zinkenkurvenbahn der Querförderschnecke 60 verbessert werden. Die Auslastung des Mähdreschers 10 wird von der Dreschtrommel 24 bis zum Siebkasten 34 verbessert. Es können Ähren und Körnerverluste vor dem Schneidwerk 42 erkannt und durch Einstellungen verbessert werden. Hindernisse wie Menschen und Tiere vor dem Schneidwerk 42 werden früher erkannt und Schäden am Schneidwerk 42 werden vermieden.
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Der Erntevorsatz
42 kann anstelle an einem Mähdrescher
10 auch an einem Feldhäcksler angebracht werden, wenn dieser zur Ganzpflanzenernte dient. Anstelle eines Schneidwerks kann auch ein Maispflücker oder Maismähvorsatz oder ein Aufnehmer an beiden erwähnten Typen von Erntemaschinen Verwendung finden. Die im vorhergehenden Absatz erwähnten Vorteile ergeben sich analog auch beim Feldhäcksler. Dort können demnach ebenfalls frühzeitig Verstopfungen erkannt und die Maschine kann automatisch gestoppt werden. Seitlich unterschiedlicher Materialfluss in den Vorpresskanal, der zu schlechter Schnittqualität führt, wird erkannt und kann durch geeignete Anpassung der Drehzahl der Trommeln eines Maismähvorsatzes (vgl.
DE 10 2004 029 953 A1 und
DE 10 2013 212 174 A1 ) oder durch Veränderung der Drehzahl der Zinkentrommel und/oder Querförderschnecke bei einem Aufnehmer verbessert werden. Mit der Bilderkennung des Materialflusses wird eine Drehzahlregelung der Trommeln in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des Materialflusses ermöglicht. Kolbenverluste können erkannt und durch Einstellungsveränderungen verbessert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2143316 A1 [0004]
- EP 2301323 A2 [0005]
- DE 10359398 B3 [0026]
- DE 102004029953 A1 [0031]
- DE 102013212174 A1 [0031]
