DE102017210054A1 - An agricultural work vehicle having means for optimally positioning a road load mounted on an adjustable interface - Google Patents
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Abstract
Eine Kontrollanordnung für eine höhenverstellbare Schnittstelle (20) zur Anbringung einer austauschbaren Last (34) an einem landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeug (10) umfasst einen mit einer Steuereinheit (36) gekoppelten Aktor (28) zur Höhenverstellung der Schnittstelle (20) und einen berührungsfrei arbeitenden Sensor (44) zur Erfassung der Bodenfreiheit der Last (34). Die Steuereinheit (36) steuert den Aktor (28) in einer Straßenfahrbetriebsart des Arbeitsfahrzeugs (10) anhand der Signale des Sensors (44) selbsttätig im Sinne eines Einhaltens einer vorbestimmten Bodenfreiheit der Last (34) an. A control arrangement for a height-adjustable interface (20) for mounting a replaceable load (34) on an agricultural work vehicle (10) comprises an actuator (28) coupled to a control unit (36) for adjusting the height of the interface (20) and a non-contact sensor ( 44) for detecting the ground clearance of the load (34). The control unit (36) controls the actuator (28) in a road driving mode of the work vehicle (10) on the basis of the signals of the sensor (44) automatically in the sense of maintaining a predetermined ground clearance of the load (34).
Description
Die Erfindung betrifft eine Kontrollanordnung zur Kontrolle einer höhenverstellbaren Schnittstelle zur Anbringung einer austauschbaren Last an einem landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeug, umfassend:
- eine elektronische Steuereinheit,
- einen mit der Steuereinheit gekoppelten Aktor zur Höhenverstellung der Schnittstelle,
- und einen berührungsfrei arbeitenden Sensor zur Erfassung der Position einer an der Schnittstelle angekoppelten Last, der mit der Steuereinheit signalübertragend verbunden ist und auf dessen Signalen basierend die Steuereinheit betreibbar ist, den Aktor zu verstellen, und ein entsprechendes Arbeitsfahrzeug.
- an electronic control unit,
- a coupled to the control unit actuator for height adjustment of the interface,
- and a non-contact sensor for detecting the position of a coupled to the interface load, which is signal-transmitting connected to the control unit and based on the signals of which the control unit is operable to adjust the actuator, and a corresponding work vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Landwirtschaftliche Arbeitsfahrzeuge, wie Ackerschlepper oder selbstfahrende Erntemaschinen, verfügen üblicherweise über Schnittstellen, an denen unterschiedliche Lasten anbringbar sind, bei denen es sich um Arbeitsgeräte oder Ballastgewichte handeln kann. Derartige Schnittstellen können im Falle eines Ackerschleppers beispielsweise vorder- und/oder rückseitig angebrachte Dreipunktkupplungen sein, während bei Erntemaschinen die Vorderseiten des Schrägförderers oder Einzugskanals eines Feldhäckslers als Schnittstellen zur lösbaren Anbringung von Erntevorsätzen dienen.Agricultural work vehicles, such as farm tractors or self-propelled harvesters, typically have interfaces to which different loads can be attached, which may be implements or ballast weights. Such interfaces may be in the case of a tractor, for example, front and / or rear-mounted three-point couplings, while in harvesters, the front sides of the feeder or intake duct of a forage harvester serve as interfaces for releasably attaching harvesting attachments.
Die Schnittstelle ist höhenverstellbar, um die Last an- und abzukoppeln und die Last bei der Arbeit in Bodennähe oder in Bodenkontakt bringen zu können und sie beim Straßentransport in einer angehobenen Stellung zu transportieren. In der Regel wird die untere Hälfte des vertikalen Verstellbereichs der Schnittstelle zur Arbeit und die obere Hälfte für den Transport verwendet (
Im Stand der Technik finden sich zwar Hinweise, eine Last bei der Straßenfahrt möglichst niedrig zu positionieren (
Die Lage ist jedoch eine andere, wenn eine höhenverstellbare Schnittstelle eines Arbeitsfahrzeugs mit unterschiedlichen Lasten bestückt werden kann, denn unterschiedliche Lasten benötigen auf Grund ihrer Abmessungen für die Transportfahrt auch unterschiedliche Höhen der Schnittstelle. Man könnte es, wie in
Demnach wäre es wünschenswert, die Höheneinstellung einer Last für die Straßenfahrt zu automatisieren. Hierfür benötigt man jedoch einen Sensor, der die aktuelle Höhe der Last über dem Boden erkennt und der Höhensteuerung als Rückkopplungswert zuführt. Es sind im Stand der Technik zwar Sensoriken bekannt, die ein anzuspannendes Gerät optisch oder anhand einer Identifikation erkennen und die Schnittstelle selbsttätig derart ansteuern, dass das Gerät angekoppelt werden kann (
Aufgabetask
Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird darin gesehen, eine Kontrollanordnung zur Kontrolle einer Schnittstelle eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs und ein entsprechendes Arbeitsfahrzeug bereitzustellen, die es ermöglichen, eine an der Schnittstelle angebrachte Last selbsttätig in eine Transportstellung für die Straßenfahrt zu verbringen, in welcher sie in einer geeigneten, möglichst niedrigen Stellung über der Straße geführt wird.The problem underlying the invention is seen to provide a control arrangement for controlling an interface of an agricultural work vehicle and a corresponding work vehicle, which make it possible to automatically load a load attached to the interface in a transport position for road travel, in which they in a suitable low position above the road is performed.
Lösung solution
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Lehre der Patentansprüche 1 und 10 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.This problem is solved according to the invention by the teaching of
Eine Kontrollanordnung zur Kontrolle einer höhenverstellbaren Schnittstelle zur Anbringung einer austauschbaren Last insbesondere in Form eines Geräts oder eines Ballasts an einem landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeug umfasst eine elektronische Steuereinheit, einen mit der Steuereinheit gekoppelten Aktor zur Höhenverstellung der Schnittstelle und einen berührungslos arbeitenden Sensor zur Erfassung der Position einer an der Schnittstelle angekoppelten Last, der mit der Steuereinheit signalübertragend verbunden ist und auf dessen Signalen basierend die Steuereinheit betreibbar ist, den Aktor zu verstellen. Der Sensor kann ein optischer Sensor sein, was aber nicht bedeuten muss, dass er im sichtbaren Wellenlängenbereich arbeitet, sondern er könnte auch mit elektromagnetischen Wellen z.B. im Infrarot-, UV-, Mikrowellen-, Radio- oder Radarwellenbereich oder mit Ultraschall arbeiten. Der Sensor ist eingerichtet, die Bodenfreiheit der Last zu erkennen (d.h. anhand von Signalen des Sensors wird errechnet bzw. erkannt, welchen Abstand die Last vom Boden hat) und die Steuereinheit ist betreibbar, in einer Straßenfahrbetriebsart des Arbeitsfahrzeugs anhand der die Bodenfreiheit der Last repräsentierenden Signale des Sensors den Aktor selbsttätig im Sinne eines Einhaltens einer vorbestimmten Bodenfreiheit der Last anzusteuern.A control arrangement for controlling a height-adjustable interface for mounting a replaceable load, in particular in the form of a device or a ballast on an agricultural work vehicle comprises an electronic control unit, an actuator coupled to the control unit for height adjustment of the interface and a non-contact sensor for detecting the position of an the load coupled to the interface, which is signal-transmitting connected to the control unit and based on the signals based on which the control unit is operable to adjust the actuator. The sensor can be an optical sensor, but this does not have to mean that it works in the visible wavelength range, but it could also be used with electromagnetic waves, e.g. in the infrared, UV, microwave, radio or radar wave range or work with ultrasound. The sensor is configured to detect the ground clearance of the load (ie, the distance the load has from the ground is calculated based on sensor signals), and the control unit is operable in a road driving mode of the work vehicle based on the ground clearance of the load Signals of the sensor to control the actuator automatically in the sense of maintaining a predetermined ground clearance of the load.
Auf diese Weise erreicht man eine selbsttätige Höhenführung der Last im Straßenfahrbetrieb. Die Last kann in einer relativ niedrigen Höhe über dem Boden geführt werden, was den Schwerpunkt des Systems aus Arbeitsfahrzeug und Last niedrig gestaltet und das Fahrverhalten verbessert.In this way one achieves an automatic height guidance of the load in road driving operation. The load can be guided at a relatively low altitude above the ground, which lowers the center of gravity of the work vehicle and load system and improves driveability.
Die Steuereinheit kann die Straßenfahrbetriebsart anhand einer Bedienereingabe (z.B. anhand eines Schalters zum Umschalten zwischen Straßen- und Feldbetrieb) oder anhand von Betriebsbedingungen des Arbeitsfahrzeugs erkennen.The control unit may recognize the road driving mode based on an operator input (for example, a switch for switching between road and field operation) or operating conditions of the work vehicle.
Der Sensor kann eine an der Unterseite des Arbeitsfahrzeugs angebrachte, dreidimensional arbeitende Kamera (z.B. Stereokamera oder Laufzeitkamera) und/oder einen zwei- oder dreidimensional abtastenden Laserentfernungsmesser (Lidar) umfassen. Zwar arbeiten heute die meisten Lidar System mit einer Scan-Ebene (also einer zweidimensionaler Abstandsmessung), jedoch gibt es auch Systeme mit mehreren Scan-Ebenen Diese Sensoren arbeiten zumindest in gewissem Masse dreidimensional. Zudem werden zurzeit sogenannten Solid-state Lidars erforscht und entwickelt, welche es ermöglichen sollen eine dreidimensionale Punktwolke aus Abstandsmessungen zu erzeugen.The sensor may include a three-dimensional camera (e.g., stereo camera or runtime camera) mounted on the underside of the work vehicle and / or a two- or three-dimensionally scanning laser range finder (lidar). Although most Lidar systems today use a scan plane (ie, a two-dimensional distance measurement), there are also systems with multiple scan planes. These sensors work at least to a certain extent three-dimensionally. In addition, so-called solid-state lidars are currently being researched and developed, which should make it possible to generate a three-dimensional point cloud from distance measurements.
Um eine nahe über dem Boden geführte Last rechtzeitig anheben zu können, bevor das Arbeitsfahrzeug evtl. eine Bodenwelle überfährt, kann ein vorausschauender Sensor zur Erfassung des Höhenprofils des vor dem Arbeitsfahrzeug liegenden Bodens mit der Steuereinrichtung verbunden und die Steuereinrichtung betreibbar sein, die Signale des vorausschauenden Sensors bei der Ansteuerung des Aktors zu berücksichtigen.In order to be able to raise a load carried near the ground in time before the work vehicle possibly overruns a bump, a predictive sensor for detecting the height profile of the front of the work vehicle floor connected to the control device and the control device can be operated, the signals of the predictive Sensors to be considered in the control of the actuator.
Die Steuereinheit kann mit Lasterfassungsmitteln zur Erfassung der auf die Schnittstelle wirkenden Last (d.h. der vertikalen, durch die Last bedingten Kraft) verbunden und betreibbar sein, beim Anheben der Schnittstelle anhand der Signale der Lasterfassungsmittel zu erkennen, wenn die Last vom Boden abhebt und diesen Sachverhalt zur Kalibrierung und/oder Validierung des (z.B. optischen) Sensors zu nutzen. D.h. die Steuereinheit weiß anhand der erfassten Kraft, wann die Last vom Boden abgehoben hat und kann erkennen, ob Derartiges sich auch aus den Signalen des Sensors ergibt und diese Signale als bestätigenden Hinweis auf ein Abheben der Last ansehen oder anderenfalls ein Fehlersignal abgeben. Die Lasterfassungsmittel können die von der Last auf die Schnittstelle ausgeübte Kraft anhand von innerhalb der Schnittstelle wirkenden Kräften evaluieren (s.
Die Schnittstelle kann eine front- und/oder rückseitig am Arbeitsfahrzeug angebrachte Dreipunktschnittstelle und der Aktor zur Höhenverstellung der Unterlenker der Dreipunktschnittstelle eingerichtet sein. Bei einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei der Schnittstelle um die Schwingen eines Front- oder Heckladers, an denen unterschiedliche Lasten (Schaufeln, Ladegabeln etc.) angebracht werden können, oder um den Einzugskanal oder Schrägförderer einer Erntemaschine.The interface may be a front and / or rear side attached to the work vehicle mounted three-point interface and the actuator for height adjustment of the lower links of the three-point interface. In another embodiment, the interface is the swingarms of a front or rear loader, to which different loads (buckets, forks, etc.) can be attached, or to the intake duct or feederhouse of a harvester.
Die Unterlenker können mit Seitenstabilisatoren verbunden werden, die in der Straßenfahrbetriebsart durch die Steuereinheit unabhängig von der Position des Aktors aktivierbar sind.The lower link can be connected to side stabilizers, which are activated in the road driving mode by the control unit, regardless of the position of the actuator.
Der Aktor kann in eine Schwingungstilgungsbetriebsart verbringbar sein, welche in der Straßenfahrbetriebsart durch die Steuereinheit unabhängig von der Position des Aktors aktivierbar ist.The actuator may be engageable in a vibration damping mode which is activatable by the control unit in the road driving mode regardless of the position of the actuator.
Die Steuereinheit kann mit einer Bedienereingabeeinrichtung zur Eingabe der vorbestimmten Bodenfreiheit und/oder einer Einrichtung zur Erkennung einer Last und zum Auslesen der zugehörigen Bodenfreiheit aus einem Speicher verbunden sein.The control unit can be provided with an operator input device for inputting the predetermined ground clearance and / or a device for recognition a load and to read the associated ground clearance from a memory to be connected.
Figurenlistelist of figures
In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine seitliche Ansicht eines landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeugs in Form eines Ackerschleppers mit einer Schnittstelle in Form einer Dreipunktkupplung und einer daran angebrachten Last, und -
2 eine Draufsicht auf einen Unterlenker der Schnittstelle mit einem angekoppelten Seitenstabilisator.
-
1 a side view of an agricultural work vehicle in the form of a tractor with an interface in the form of a three-point clutch and a load attached thereto, and -
2 a plan view of a lower link of the interface with a coupled side stabilizer.
In der
Am rückwärtigen Ende des Rahmens
Die Ansteuerung der Aktoren
Die Steuereinheit
Die
Analog kann die Steuereinheit
Es sei noch angemerkt, dass einige Verfeinerungen möglich sind. So kann die Straßenfahrbetriebsart nicht nur anhand einer Eingabe des Bedieners in die Bedienereingabeeinrichtung
Bei einer weiteren, vorteilhaften Ausführungsform kann das System konfiguriert sein, mehrere Schwerpunkt-Absenkpositionen anfahren zu können. So können beispielsweise für Transportfahren auf einem Feldweg und einer befestigten Straße unterschiedliche Mindestbodenfreiheiten realisiert werden, insbesondere mit tieferer Position der Last
Die Erkennung der Position der Last
Zudem ist die abgesenkte Position der Last
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