DE102018221250A1

DE102018221250A1 - Method and system for controlling an agricultural machine

Info

Publication number: DE102018221250A1
Application number: DE102018221250.3A
Authority: DE
Inventors: Peter Seitz; Erik Hass; Johanna Link-Dolezal
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer landwirtschaftlichen Maschine (10), wobei mittels einer radarbasierten Bodenanalyseeinrichtung (20) im Erdreich (5) befindliche Wurzeln oder Knollen (2) von Nutzpflanzen (1) hinsichtlich ihrer Position (P) und/oder Größe (G) erfasst werden und anhand der erfassten Daten ein Fahrweg (FW) und/oder eine Geschwindigkeit (V) der landwirtschaftlichen Maschine (10) und/oder der Betrieb einer mit der landwirtschaftlichen Maschine (10) verbundenen Bodenbearbeitungseinrichtung (40) oder einer Dosiereinrichtung für Wasser, Düngemittel oder dgl. hinsichtlich einer Dosiermenge zumindest mittelbar gesteuert wird.The invention relates to a method for controlling an agricultural machine (10), with roots or tubers (2) of useful plants (1) located in the soil (5) of a crop (1) with regard to their position (P) and / or size () by means of a radar-based soil analysis device (20). G) are recorded and, based on the recorded data, a route (FW) and / or a speed (V) of the agricultural machine (10) and / or the operation of a tillage device (40) or a metering device connected to the agricultural machine (10) Water, fertilizer or the like is controlled at least indirectly with respect to a metered amount.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie ein System zur Steuerung einer landwirtschaftlichen Maschine, wie es insbesondere der Optimierung des Pflanzenwachstums und/oder der Ernte von Wurzeln oder Knollen von Nutzpflanzen dient. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur ressourcen- und/oder energieoptimierten Bearbeitung von Wurzeln oder Knollen in Nutzpflanzenanbaugebieten.The invention relates to a method and a system for controlling an agricultural machine, such as is used in particular to optimize plant growth and / or to harvest roots or tubers of useful plants. In particular, the invention relates to a method for resource- and / or energy-optimized processing of roots or tubers in crop-growing areas.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 696 25 058 T2 ist es im Kontext mit Erdbauarbeiten bekannt, den Untergrund einer zu bearbeitenden Fläche mittels einer radarbasierten Bodenanalyseeinrichtung zu analysieren. Dabei lassen sich insbesondere unterschiedliche Gesteinsschichten bzw. Gesteinsmaterialien mit unterschiedlichen Härten sowie deren Anordnung im Bodenbereich erfassen. Diese Daten können dazu benutzt werden, eine Bodenbearbeitungsmaschine, beispielsweise einen Bagger, anzusteuern, um dessen Betriebsparameter zu optimieren. Gemeint ist hierbei beispielsweise, dass bei der Abtragung von Granit ein charakteristisches Radarecho erzeugt wird, das mit verschiedenen Baggerbetriebsparametern korreliert werden kann, beispielsweise mit der Drehzahl eines Aushub-Zusatzmotors, dem Lastzustand des Motors und der Geschwindigkeitsänderung eines linken und rechten Kettenmotors. Weiterhin ist es in der genannten Schrift erwähnt, dass mittels eines Bagger-Steuergeräts der Betrieb des Baggers beim Abfahren und Abtragen einer festgelegten Strecke geregelt wird, um den Aushub zu optimieren.From the DE 696 25 058 T2 In the context of earthworks, it is known to analyze the subsurface of a surface to be worked using a radar-based soil analysis device. In particular, different rock layers or rock materials with different hardnesses and their arrangement in the bottom area can be detected. This data can be used to control a tillage machine, for example an excavator, in order to optimize its operating parameters. What is meant here, for example, is that when granite is removed, a characteristic radar echo is generated that can be correlated with various excavator operating parameters, for example with the speed of an additional excavation engine, the load state of the engine and the speed change of a left and right chain engine. Furthermore, it is mentioned in the cited document that the operation of the excavator when driving down and removing a predetermined distance is regulated by means of an excavator control unit in order to optimize the excavation.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung einer landwirtschaftlichen Maschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass es mit Blick auf den Ertrag bzw. die Nutzung eines Wurzel- oder Knollenfrüchte aufweisenden Nutzpflanzenanbaugebietes optimiert ist. Unter einer Optimierung wird dabei im Sinne der Erfindung verstanden, dass einerseits der benötigte Energiebedarf zur Ernte der angesprochenen Früchte minimiert bzw. optimiert ist, und dass andererseits ggf. ein selektives Ernten von Wurzeln oder Knollen ermöglicht wird, wobei die Selektion beispielsweise mit Blick auf die Größe der Wurzeln bzw. Knollen erfolgt. Unter Wurzel bzw. Knollen im Sinne der Erfindung werden dabei beispielsweise Nutzpflanzen wie Kartoffeln, Maniok, Rüben, Yamswurzeln oder ähnliches verstanden, deren nutzbare Pflanzenteile in Form der Wurzeln oder Knollen im Erdreich wachsen.The method according to the invention for controlling an agricultural machine with the features of claim 1 has the advantage that it is optimized with a view to the yield or the use of a crop plant area with roots or tubers. In the context of the invention, optimization is understood to mean that, on the one hand, the energy requirement required for harvesting the fruits mentioned is minimized or optimized, and, on the other hand, that selective harvesting of roots or tubers is made possible, the selection, for example, with a view to The size of the roots or tubers occurs. In the context of the invention, roots or tubers are understood to mean, for example, useful plants such as potatoes, cassava, beets, yams or the like, the useful parts of which grow in the form of roots or tubers in the soil.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, mittels einer radarbasierten Bodenanalyseeinrichtung die Position sowie Größe der im Erdreich befindlichen Knollenfrüchte (Wurzeln oder Knollen) zu erfassen. Die radarbasierte Bodenanalyseeinrichtung ist dabei mit Blick auf die verwendeten Frequenzen sowie die Strahlungsleistung auf die zu erfassenden Schichten und die Zusammensetzung des Erdreichs optimiert und weist beispielsweise eine Eindringtiefe auf, die eine (optimale) Erfassung des Erdreichs bis zu etwa 50cm Tiefe ermöglicht. Die Daten bezüglich der erfassten Wurzeln oder Knollen dienen der Ansteuerung der landwirtschaftlichen Maschine, damit beispielsweise lediglich die Bereiche des Erdreichs bearbeitet werden, die mit Blick auf die Ernte der Knollen- bzw. Wurzelfrüchte bearbeitet werden müssen.The invention is based on the idea of using a radar-based soil analysis device to record the position and size of the tubers (roots or tubers) located in the soil. The radar-based soil analysis device is optimized with a view to the frequencies used and the radiation power on the layers to be recorded and the composition of the soil and has, for example, a penetration depth that enables (optimal) detection of the soil down to a depth of about 50 cm. The data relating to the recorded roots or tubers are used to control the agricultural machine so that, for example, only the areas of the soil are processed that have to be processed with a view to harvesting the tubers or root crops.

Vor diesem Hintergrund schlägt es die Erfindung gemäß der Lehre des Anspruchs 1 vor, mittels einer radarbasierten Bodenanalyseeinrichtung im Erdreich befindliche Wurzeln oder Knollen von Nutzpflanzen hinsichtlich ihrer Position und/oder Größe zu erfassen und anhand der erfassten Daten eine Bodenbearbeitungseinrichtung oder eine Dosiereinrichtung für Wasser, Düngemittel oder dgl., die mit der landwirtschaftlichen Maschine verbunden ist, zumindest mittelbar anzusteuern und/oder den Betrieb der landwirtschaftlichen Maschine hinsichtlich ihres Fahrwegs und/oder ihrer Fahrgeschwindigkeit zu beeinflussen.Against this background, it proposes the invention according to the teaching of claim 1, using a radar-based soil analysis device to detect roots or tubers of useful plants located in the ground with regard to their position and / or size and, based on the recorded data, a tillage device or a metering device for water, fertilizer or the like, which is connected to the agricultural machine, to be controlled at least indirectly and / or to influence the operation of the agricultural machine with regard to its travel path and / or its driving speed.

Dadurch, dass lediglich relevante Bereiche des Erdreichs mit einer Bodenbearbeitungseinrichtung oder einer Dosiereinrichtung bearbeitet/behandelt werden, wird insbesondere der benötigte Energiebedarf für den Antrieb der landwirtschaftlichen Maschine bzw. der Bodenbearbeitungseinrichtung und/oder der Einsatz von Wasser, Düngemittel oder ähnlichem optimiert bzw. minimiert.The fact that only relevant areas of the soil are processed / treated with a tillage device or a metering device, in particular the required energy requirement for driving the agricultural machine or the tillage device and / or the use of water, fertilizer or the like is optimized or minimized.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Steuerung einer landwirtschaftlichen Maschine sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the method according to the invention for controlling an agricultural machine are listed in the subclaims.

In einer ersten konkreten Umsetzung bzw. Weiterbildung des allgemeinen Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass die Fahrgeschwindigkeit der landwirtschaftlichen Maschine während eines Erntevorgangs, bei der das Erdreich im Bereich der Nutzpflanzen mittels der Bodenbearbeitungseinrichtung mechanisch bearbeitet wird, an eine erfasste Knollen- oder Wurzeldichte der Nutzpflanzen angepasst wird, derart, dass die Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender Knollen- oder Wurzeldichte verringert wird. Hintergrund hierfür ist, dass beispielsweise der Widerstand des Erdreichs bei einer höheren Knollendichte bei der Bearbeitung zunimmt und eine erhöhte Antriebsleistung der landwirtschaftlichen Maschine erfordert, um eine bestimmte Fahrgeschwindigkeit (konstant) beizubehalten. Da der Wirkungsgrad bzw. der Kraftstoffverbrauch der landwirtschaftlichen Maschine jedoch in einem bestimmten Betriebsbereich ein Optimum aufweist, kann dieses Optimum mit Blick auf den oben genannten Gedanken eingehalten werden, wenn eine entsprechende Anpassung der Fahrgeschwindigkeit erfolgt. Ebenso kann es je nach Art der Nutzpflanze sinnvoll bzw. erforderlich sein, zur möglichst schonenden Ernte der Knollen- oder Wurzelpflanzen diese mechanisch möglichst gering zu beanspruchen. Eine derartige mechanische Beanspruchung der Knollen findet jedoch umso eher statt, je größer die entsprechende Dichte der Knollen oder Wurzeln im Erdreich ist. Somit kann eine Reduzierung der Fahrgeschwindigkeit mit zunehmender Dichte der Wurzeln oder Knollen zu qualitativ hochwertigeren Ernteergebnissen durch unversehrte Knollen oder Wurzeln führen.In a first concrete implementation or development of the general idea of the invention, it is provided that the driving speed of the agricultural machine is adapted to a recorded tuber or root density of the useful plants during a harvesting operation in which the soil in the area of the useful plants is mechanically processed by means of the tillage device is such that the driving speed is reduced with increasing tuber or root density. The background to this is that, for example, the resistance of the soil increases with a higher tuber density during cultivation and requires an increased drive power of the agricultural machine to reach a certain one Maintain driving speed (constant). However, since the efficiency or the fuel consumption of the agricultural machine has an optimum in a certain operating range, this optimum can be maintained with a view to the above-mentioned idea if the driving speed is adjusted accordingly. Depending on the type of crop, it may also be useful or necessary to mechanically stress the tuber or root plants as little as possible. However, the greater the corresponding density of the bulbs or roots in the soil, the more likely such a mechanical stress on the bulbs takes place. A reduction in driving speed with increasing density of the roots or tubers can lead to higher quality harvesting results from undamaged tubers or roots.

In einer alternativen Ausgestaltung kann es auch vorgesehen sein, dass der Fahrweg der landwirtschaftlichen Maschine während eines Erntevorgangs, bei der das Erdreich im Bereich der Nutzpflanzen mittels der Bodenbearbeitungseinrichtung mechanisch bearbeitet wird, an eine Position der erfassten Knollen und/oder Wurzeln der Nutzpflanzen angepasst wird, derart, dass eine Einwirkung der Bodenbearbeitungseinrichtung in einem optimierten Abstand zu den Knollen und/oder Wurzeln der Nutzpflanzen erfolgt. Gemeint ist hierbei, dass lediglich diejenigen Bereiche des Erdreichs mittels der Bodenbearbeitungseinrichtung bearbeitet werden sollen, deren Bearbeitung zu dem gewünschten Erfolg, beispielsweise dem Freilegen oder Sammeln der Knollen oder Wurzeln führt. Auch dies führt, ähnlich wie beim oben genannten Vorschlag, zu einer Minimierung des von der Bodenbearbeitung betroffenen Volumens zur Erzielung beispielsweise optimaler Ernteerträge und somit zu einem minimierten Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch der landwirtschaftlichen Maschine sowie einer Minimierung des Eingriffs in das Erdreich. Außerdem ermöglicht es diese Weiterbildung, beispielsweise lediglich solche Knollen oder Wurzeln zu ernten, die eine bestimmte Größe aufweisen, wie dies beispielsweise für eine Weiterverarbeitung (zum Beispiel für Pommes Frites) gewünscht bzw. optimal ist.In an alternative embodiment, it can also be provided that the travel path of the agricultural machine is adapted to a position of the detected tubers and / or roots of the useful plants during a harvesting operation in which the soil in the area of the useful plants is mechanically worked by means of the soil cultivation device. in such a way that the tillage device acts at an optimized distance from the tubers and / or roots of the useful plants. What is meant here is that only those areas of the soil are to be processed by means of the soil cultivation device, the cultivation of which leads to the desired success, for example exposing or collecting the bulbs or roots. Similar to the proposal mentioned above, this also leads to a minimization of the volume affected by tillage in order to achieve, for example, optimal harvest yields and thus to a minimized energy or fuel consumption of the agricultural machine and a minimization of the intervention in the soil. In addition, this further development makes it possible, for example, to harvest only tubers or roots that have a certain size, as is desired or optimal for further processing (for example for French fries), for example.

Weiterhin kann es vorgesehen sein, dass anhand der erfassten Position der Knollen oder Wurzeln der Nutzpflanzen eine Eindringtiefe der Bodenbearbeitungseinrichtung in das Erdreich gesteuert wird. Ziel hierbei ist es, die Bodenbearbeitungseinrichtung lediglich so tief in das Erdreich eindringen zu lassen, dass sichergestellt ist, dass die Wurzeln oder Knollen der Nutzpflanzen sicher erfasst bzw. bearbeitet werden. Auch kann hier, wie eben beschrieben, eine gezielte Ernte lediglich eines Teils der Knollen oder Wurzeln, insbesondere mit Blick auf eine bestimmte Größe oder Reifegrad, erfolgen.Furthermore, it can be provided that the penetration depth of the tillage device into the soil is controlled on the basis of the detected position of the bulbs or roots of the useful plants. The aim here is to allow the tillage device to penetrate the soil only to such an extent that it is ensured that the roots or tubers of the crop plants are reliably grasped or processed. As just described, a specific harvest of only some of the tubers or roots can also take place here, in particular with a view to a certain size or degree of ripeness.

Beispielsweise zur Überwachung des Reife- bzw. Wachstumstands der Knollen oder Wurzeln kann es vorgesehen sein, dass die Erfassung der Daten und die Bearbeitung der Nutzpflanzen durch die Bodenbearbeitungseinrichtung oder die Dosiereinrichtung während zweier zeitlich aufeinanderfolgender Überfahrten erfolgt, und dass die Daten der Bodenanalyseeinrichtung während der ersten Überfahrt gespeichert und zur Bearbeitung während der zweiten Überfahrt verwendet werden. Insbesondere bei einer derartigen Anwendung, bei der beispielsweise eine Bodenbearbeitung oder eine Bewässerung oder Düngung der Nutzpflanzen beispielsweise erst in einem separaten Durchgang bzw. einer späteren separaten Überfahrt erfolgt, kann es von Vorteil sein, die Bodenanalyseeinrichtung an einem separaten Fahrzeug ohne weitere Zusatzeinrichtungen bzw. Bodenbearbeitungseinrichtungen, Sprüheinrichtungen oder ähnliches vorzusehen. Wesentlich dabei erscheint, dass die erfassten Daten bzw. Positionen zusätzlich mit einem GPS-System abgeglichen bzw. korreliert werden, um bei einer nachfolgenden Überfahrt des Nutzpflanzenanbaugebietes eine positionsgenaue Bearbeitung zu ermöglichen.For example, to monitor the level of ripeness or growth of the tubers or roots, it can be provided that the data and the processing of the crops are recorded by the tillage device or the metering device during two consecutive passes, and that the data of the soil analysis device is during the first Crossing saved and used for editing during the second crossing. Particularly in the case of such an application, in which, for example, tillage or irrigation or fertilization of the crops takes place, for example, only in a separate passage or a later separate passage, it can be advantageous to use the soil analysis device on a separate vehicle without further additional devices or tillage devices To provide spraying devices or the like. It appears essential that the recorded data or positions are additionally compared or correlated with a GPS system in order to enable precise processing when the crop planting area is subsequently crossed.

Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass die Erfassung der Daten und die Bearbeitung/Behandlung der Nutzpflanzen durch die Bodenbearbeitungseinrichtung oder die Dosiereinrichtung während einer einzigen Überfahrt erfolgt. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass die absolute Position der Knollen oder Wurzeln (in Bezug auf eine kartographische Position) nicht bekannt sein muss, sondern lediglich in Bezug zu dem landwirtschaftlichen Fahrzeug. Wenn an dem landwirtschaftlichen Fahrzeug gleichzeitig an einer definierten bzw. bekannten Position die Bodenbearbeitungseinrichtung bzw. eine Dosiereinrichtung für die Nutzpflanzen angeordnet ist, so kann anhand der bekannten Positionen der Bodenbearbeitungseinrichtung bzw. der Dosiereinrichtung sowie der Daten der Bodenanalyseeinrichtung eine entsprechende Steuerung der Behandlung der Nutzpflanzen erfolgen.Alternatively, however, it can also be provided that the data is acquired and the processing / treatment of the useful plants is carried out by the tillage device or the metering device during a single pass. This has the particular advantage that the absolute position of the tubers or roots (in relation to a cartographic position) need not be known, but only in relation to the agricultural vehicle. If the tillage device or a metering device for the useful plants is arranged at the same time on a defined or known position on the agricultural vehicle, the treatment of the useful plants can be controlled accordingly on the basis of the known positions of the tillage device or the metering device and the data from the soil analysis device .

Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, den Betrieb der radarbasierten Bodenanalyseeinrichtung, d.h. die Erkennung der Position und/oder Größe der Knollen oder Wurzeln, an den jeweiligen Wachstumsstatus der Nutzpflanzen anzupassen. Hierzu kann es vorgesehen sein, dass ein Abstand der radarbasierten Bodenanalyseeinrichtung zum überfahrenden Erdreich bzw. Boden in Abhängigkeit des Wachstumsstatus der Nutzpflanzen angepasst wird. So ist es beispielsweise vorteilhaft, die Bodenanalyseeinrichtung bzw. die Sende- und/oder Empfangsflächen während der Wachstumsperiode oberhalb der oberirdischen Pflanzentriebe der Nutzpflanzen in einem Abstand von etwa 25cm bis 35cm anzuordnen, während bei einem Monitoring in der Wachstumsperiode der Abstand auch bis zu 1 m betragen kann. Im Gegensatz dazu kann es von Vorteil sein, zum Erntezeitpunkt den Abstand in einem Bereich von 10cm oder weniger oberhalb des Erdreichs bzw. des Bodens vorzusehen.Another aspect of the invention consists in adapting the operation of the radar-based soil analysis device, ie the detection of the position and / or size of the tubers or roots, to the respective growth status of the useful plants. For this purpose, it can be provided that a distance between the radar-based soil analysis device and the traveling soil or soil is adjusted depending on the growth status of the useful plants. For example, it is advantageous to arrange the soil analysis device or the transmitting and / or receiving surfaces at a distance of about 25 cm to 35 cm above the above-ground plant shoots of the useful plants during the growth period, while the distance may also be up to 1 m during monitoring in the growth period can be. In contrast, at the time of harvesting, it can be advantageous to provide the distance in a range of 10 cm or less above the ground or the ground.

Die Erfindung umfasst auch ein System zum Durchführen eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer radarbasierten Bodenanalyseeinrichtung zur Erfassung der Position und/oder Größe von im Erdreich befindlichen Wurzeln oder Knollen von Nutzpflanzen, und einer Steuereinrichtung zur zumindest mittelbaren Beeinflussung des Betriebs einer landwirtschaftlichen Maschine und/oder einer Bodenbearbeitungseinrichtung zum Ernten der Nutzpflanzen und/oder einer Dosiereinrichtung zur Düngung, Bewässerung oder dgl. der Nutzpflanzen.The invention also includes a system for carrying out a method according to the invention described so far, with a radar-based soil analysis device for detecting the position and / or size of roots or tubers of useful plants located in the ground, and a control device for at least indirectly influencing the operation of an agricultural machine and / or a tillage device for harvesting the useful plants and / or a metering device for fertilizing, watering or the like. of the useful plants.

In einer konstruktiv bevorzugten Ausgestaltung der Bodenanalyseeinrichtung weist diese eine Vielzahl von Sende- und/oder Empfangseinheiten auf, deren Sende- und/oder Empfangsflächen in unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet sind. Eine derartige Anordnung bewirkt, dass durch eine entsprechende Software bzw. einen entsprechenden Algorithmus eine dreidimensionale Modellierung bzw. Darstellung des Erdreichs mit den darin befindlichen Wurzeln bzw. Knollen der Nutzpflanzen ermöglicht wird.In a constructively preferred embodiment of the soil analysis device, it has a multiplicity of transmitting and / or receiving units, the transmitting and / or receiving surfaces of which are arranged at different angles to one another. Such an arrangement has the effect that a suitable software or an appropriate algorithm enables three-dimensional modeling or representation of the soil with the roots or tubers of the useful plants located therein.

In einer weiteren konstruktiven Ausgestaltung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass zumindest die Sende- und/oder Empfangsflächen im Bereich einer Innenwand eines kugelabschnittsförmigen, vorzugsweise eines halbkugelförmigen Gehäuses angeordnet sind. Eine derartige Anordnung ermöglicht es auf besonders einfache Art und Weise, die Sende- und/oder Empfangsflächen der Einheiten in den entsprechenden Winkeln anzuordnen.In a further constructive embodiment of the last proposal, it is provided that at least the transmitting and / or receiving surfaces are arranged in the region of an inner wall of a spherical section-shaped, preferably a hemispherical housing. Such an arrangement makes it possible in a particularly simple manner to arrange the transmitting and / or receiving surfaces of the units at the corresponding angles.

Bei der Bodenbearbeitungseinrichtung handelt es sich insbesondere um einen Pflug. Um die Möglichkeit einer entsprechenden Ansteuerung der Bodenbearbeitungseinrichtung nach Erfassung der Position der Wurzeln oder Knollen der Nutzpflanzen zu ermöglichen, ist es von Vorteil, wenn die radarbasierte Bodenanalyseeinrichtung in Fahrtrichtung der landwirtschaftlichen Maschine vor der Bodenbearbeitungseinrichtung angeordnet ist.The tillage device is in particular a plow. In order to enable the possibility of a corresponding control of the tillage device after the position of the roots or tubers of the useful plants has been detected, it is advantageous if the radar-based soil analysis device is arranged in front of the tillage device in the direction of travel of the agricultural machine.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawings.

Beschreibung der Zeichnungen

1 zeigt in einer vereinfachten Seitenansicht ein landwirtschaftliches Fahrzeug während einer Ernte von Knollen in einem landwirtschaftlichen Nutzpflanzenanbaugebiet und
2 eine perspektivische Ansicht auf eine radarbasierte Bodenanalyseeinrichtung, wie sie an dem landwirtschaftlichen Fahrzeug der 1 in einem Frontbereich angeordnet ist.

Description of the drawings

1 shows a simplified side view of an agricultural vehicle during a harvest of tubers in an agricultural crop growing area and
2nd a perspective view of a radar-based soil analysis device, as on the agricultural vehicle of the 1 is arranged in a front area.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In den Figuren sind gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion mit den gleichen Bezugsziffern versehen.In the figures, the same elements or elements with the same function are provided with the same reference numbers.

In der 1 ist ein Nutzpflanzenanbaugebiet 100 ausschnittsweise dargestellt. In dem Nutzpflanzenanbaugebiet 100 werden Nutzpflanzen 1 in Form von Wurzel- bzw. Knollenpflanzen angebaut und geerntet. Bei den Knollenpflanzen bzw. Wurzelpflanzen kann es sich beispielsweise um Zuckerrüben, Kartoffeln, Maniok usw. handeln. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass die für die Nutzung wesentlichen Knollen 2 im Erdreich 5 wachsen, während oberhalb des Erdreichs 5 bzw. oberhalb des Erdbodens 6 lediglich die oberirdischen Pflanzentriebe 3 erkennbar sind.In the 1 is a crop growing area 100 shown in sections. In the crop growing area 100 become useful plants 1 grown and harvested in the form of root or tuber plants. The bulbous plants or root plants can be, for example, sugar beets, potatoes, cassava, etc. These are characterized by the fact that the tubers are essential for use 2nd in the ground 5 grow while above ground 5 or above the ground 6 only the aerial plant shoots 3rd are recognizable.

Das Nutzpflanzenanbaugebiet 100 wird durch eine landwirtschaftliche Maschine 10 in Form eines Traktors 12 beispielhaft zur Ernte der Knollenpflanzen 1 bzw. Knollen 2 bearbeitet. Hierzu weist der Traktor 12, der mit einer Geschwindigkeit V bzw. entlang eines Fahrwegs FW bewegt wird, im Bereich seiner Front an einem Ausleger 15 eine radarbasierte Bodenanalyseeinrichtung 20 als Bestandteil eines Systems zur Steuerung der landwirtschaftlichen Maschine 10 auf.The crop growing area 100 is through an agricultural machine 10th in the form of a tractor 12 exemplary for the harvest of the bulbous plants 1 or tubers 2nd processed. The tractor points to this 12 that at a speed V or along a driveway FW is moved in the area of its front on a boom 15 a radar-based soil analysis facility 20th as part of a system for controlling the agricultural machine 10th on.

Die Bodenanalyseeinrichtung 20 umfasst, wie insbesondere anhand der 2 erkennbar ist, ein kugelabschnittsförmiges, insbesondere halbkugelförmiges Außengehäuse 22. Auf der dem Erdreich 5 bzw. Erdboden 6 zugewandten Seite sind im Bereich der Innenwand 24 des Außengehäuses 22 eine Vielzahl von Sende- und/oder Empfangseinheiten 26 mit Sende- und/oder Empfangsflächen 28 angeordnet. Die Sende- und/oder Empfangsflächen 28 sind dabei in unterschiedlichen Winkeln zueinander angeordnet, derart, dass eine 3D-Modellierung bzw. Erkennung des erfassten Erdreichs 5 mit den darin befindlichen Knollen 2 ermöglicht wird, um einerseits die Positionen P der Knollen 2, und andererseits die Größe G der Knollen 2 zu erfassen. Unter der Position P der Knollen 2 wird dabei insbesondere zum einen die Tiefe t im Erdreich 5 in Bezug auf den Erdboden 6 verstanden sowie die horizontale Position P in Bezug auf die Bodenanalyseeinrichtung 20. Unter der Größe G der Knollen 2 wird beispielsweise die maximale Ausdehnung bzw. der maximale Durchmesser der Knollen 2 verstanden. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die Bodenanalyseeinrichtung 20 bzw. die Sende- und/oder Empfangsflächen 28 höhenverstellbar in Bezug zum Erdboden 26 angeordnet sind, was durch den Doppelpfeil 30 verdeutlicht sein soll.The soil analysis facility 20th includes, as particularly based on the 2nd is recognizable, a spherical segment-shaped, in particular hemispherical outer housing 22 . On the ground 5 or soil 6 facing side are in the area of the inner wall 24th of the outer case 22 a large number of transmitting and / or receiving units 26 with transmission and / or reception areas 28 arranged. The sending and / or receiving areas 28 are arranged at different angles to one another, such that 3D modeling or detection of the recorded soil 5 with the tubers inside 2nd is made possible, on the one hand, the positions P the tubers 2nd , and on the other hand the size G the tubers 2nd capture. Under the position P the tubers 2nd the depth t in the ground 5 in terms of the ground 6 understood as well as the horizontal position P in relation to the soil analysis facility 20th . Under the size G the tubers 2nd for example, the maximum expansion or the maximum diameter the tubers 2nd Roger that. It is also provided that the soil analysis device 20th or the sending and / or receiving areas 28 height adjustable in relation to the ground 26 are arranged what by the double arrow 30th should be made clear.

Zur Gewinnung der Daten bezüglich der Positionen P und der Größe G der Knollen 2 werden die (Bild-)Daten der Bodenanalyseeinrichtung 20 beispielsweise einer Auswerteeinheit 32 als Eingangsgröße zugeführt, die mittels eines Algorithmus die entsprechenden Positionen P bzw. Größen G der Knollen 2 ermittelt. Die gewonnenen Daten dienen der Ansteuerung einer Steuereinrichtung 34. Die Steuereinrichtung 34 dient beispielsweise zumindest mittelbar der Regelung bzw. Steuerung eines Antriebsmotors 36 des Traktors 12, d.h. der Beeinflussung der Fahrgeschwindigkeit V oder eines Fahrwegs FW, d.h. einer Trajektorie, entlang derer der Traktor 12 bewegt werden soll. Weiterhin kann die Steuereinrichtung 34 der Ansteuerung einer im Heckbereich des Traktors 12 angeordneten Bodenbearbeitungseinrichtung 40, im dargestellten Ausführungsbeispiel eines Pfluges 42, dienen.To obtain the data regarding the positions P and the size G the tubers 2nd the (image) data of the soil analysis facility 20th for example an evaluation unit 32 supplied as an input variable, which uses an algorithm to determine the corresponding positions P or sizes G the tubers 2nd determined. The data obtained serve to control a control device 34 . The control device 34 serves, for example, at least indirectly to regulate or control a drive motor 36 of the tractor 12 , ie influencing the driving speed V or a driveway FW , ie a trajectory along which the tractor 12 should be moved. Furthermore, the control device 34 the control of one in the rear area of the tractor 12 arranged tillage device 40 , in the illustrated embodiment of a plow 42 , serve.

Die Bodenbearbeitungseinrichtung 40 bzw. der Pflug 42 ist an dem Traktor 12 mittels eines Verstellmechanismus 44 beweglich angeordnet, derart, dass eine Eindringtiefe T des Pfluges 42 in das Erdreich 5 gesteuert bzw. beeinflusst werden kann. Mittels des Pfluges 42 wird beispielhaft das Erdreich 5 im Bereich der Knollen 2 umgepflügt, derart, dass ein einfacher Zugriff bzw. ein einfaches Ernten von Knollen 2 beispielsweise mittels einer nachfahrenden Ernteeinrichtung oder aber durch manuelles Ernten ermöglicht werden kann. The tillage facility 40 or the plow 42 is on the tractor 12 by means of an adjustment mechanism 44 movably arranged so that a depth of penetration T of the plow 42 in the ground 5 can be controlled or influenced. By means of the plow 42 the soil becomes exemplary 5 in the area of the tubers 2nd plowed in such a way that easy access or harvesting of tubers 2nd can be made possible, for example, by means of a trailing harvesting device or by manual harvesting.

Mittels der Auswerteeinrichtung 32 lassen sich nicht nur die Positionen P und die Größen G der Knollen 2 ermitteln, sondern beispielsweise auch eine Knollendichte Kd der Knollen 2. Dabei ist es vorgesehen, dass die Fahrgeschwindigkeit V des Traktors 12 an die Knollendichte Kd der Knollen 2 angepasst wird, derart, dass bei einer sich erhöhenden Knollendichte Kd die Fahrgeschwindigkeit V des Traktors 12, beispielweise entsprechend einer linearen Funktion, reduziert wird. Ebenso wird in Kenntnis der Positionen P und der Größen G der Knollen 2 der Fahrweg FW des Traktors 12 und somit der Bearbeitungsbereich des Pfluges 42 sowie die Eindringtiefe T des Pfluges 42 geregelt, derart, dass lediglich das Erdreich 5 von dem Pflug 42 bearbeitet wird, in dessen Bereich sich die zu erntenden Knollen 2 befinden.By means of the evaluation device 32 not just the positions P and the sizes G the tubers 2nd determine, but also, for example, a tuber density Customer the tubers 2nd . It is provided that the driving speed V of the tractor 12 to the tuber density Customer the tubers 2nd is adjusted in such a way that with an increasing tuber density Customer the driving speed V of the tractor 12 , for example corresponding to a linear function, is reduced. Likewise, being aware of the positions P and the sizes G the tubers 2nd the driveway FW of the tractor 12 and thus the working area of the plow 42 as well as the depth of penetration T of the plow 42 regulated so that only the soil 5 from the plow 42 is processed, in the area of which the tubers to be harvested 2nd are located.

Das soweit beschriebene Verfahren zur Steuerung der landwirtschaftlichen Maschine 10 bzw. des Traktors 12 sowie der Bodenbearbeitungseinrichtung 40 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist es beispielsweise denkbar, anstelle einer Bodenbearbeitungseinrichtung 40 eine Dünge- oder Bewässerungseinrichtung an dem landwirtschaftlichen Fahrzeug 10 vorzusehen. Auch ist es denkbar, bei einer ersten Überfahrt zunächst die Positionen P und Größen G der Knollen 2 zu ermitteln und erst bei einer nachfolgenden Überfahrt durch das landwirtschaftliche Fahrzeug 10 entweder eine entsprechende Bodenbearbeitung, oder aber eine Düngung oder Bewässerung der Knollenpflanzen 1 auf Grundlage der zwischenzeitlich abgespeicherten Daten bezüglich der Positionen P und der Größen G der Knollen 2 durchzuführen. Weiterhin kann die Erfindung auch bei selbstfahrenden bzw. autonom betriebenen landwirtschaftlichen Maschinen 10 verwendet werden. Hierzu kann es auch grundsätzlich zur Erleichterung der Steuerung der landwirtschaftlichen Maschine 10 vorgesehen sein, dass die Position P der landwirtschaftlichen Maschine 10 mittels GPS-Systems ermittelt bzw. der Fahrweg FW entsprechend korrigiert wird.The process for controlling the agricultural machine described so far 10th or the tractor 12 and the tillage device 40 can be modified or modified in a variety of ways without deviating from the inventive concept. For example, it is conceivable instead of a tillage device 40 a fertilizer or irrigation system on the agricultural vehicle 10th to provide. It is also conceivable for the positions to be crossed first P and sizes G the tubers 2nd to be determined and only after a subsequent crossing by the agricultural vehicle 10th either appropriate tillage, or fertilization or irrigation of the bulbous plants 1 based on the meanwhile stored data regarding the positions P and the sizes G the tubers 2nd perform. Furthermore, the invention can also be used in self-propelled or autonomously operated agricultural machines 10th be used. For this purpose, it can also fundamentally facilitate the control of the agricultural machine 10th be provided that the position P the agricultural machine 10th determined by means of GPS systems or the route FW is corrected accordingly.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 69625058 T2 [0002]

Claims

Method for controlling an agricultural machine (10), wherein by means of a radar-based soil analysis device (20) roots or tubers (2) of useful plants (1) located in the soil (5) are detected with regard to their position (P) and / or size (G) and on the basis of the recorded data, a travel path (FW) and / or a speed (V) of the agricultural machine (10) and / or the operation of a tillage device (40) and / or metering device for water and / and connected to the agricultural machine (10) or fertilizer is controlled at least indirectly with regard to a metered amount.

Procedure according to Claim 1 , characterized in that the speed (V) of the agricultural machine (10) during a harvesting operation, in which a soil (5) in a region of the crop plants (1) is mechanically processed by means of the soil cultivation device (40), to a detected tuber density ( Kd) or root density of the crop plants (1) is adapted such that the speed (V) is reduced with increasing tuber density (Kd) or root density.

Procedure according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the travel path (FW) of the agricultural machine (10) during a harvesting operation, in which the soil (5) is mechanically worked in an area of the crop plants (1) by means of the tillage device (40), to a position (P ) of the recorded tubers (2) and / or roots of the useful plants (1) is adapted such that the soil tillage device (40) acts at an optimized distance from the tubers (2) or roots of the useful plants (1).

Procedure according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that a depth of penetration (T) of the tillage device (40) into the soil (5) is controlled on the basis of the detected position (P) of the tubers (2) or roots of the useful plants (1).

Procedure according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the data and the operation of the tillage device (40) and / or the metering device are recorded during two consecutive passes, and that the data of the soil analysis device (20) are stored during the first pass and for processing during the second pass be used.

Procedure according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the acquisition of the data and the operation of the tillage device (40) and / or the metering device takes place during a single pass.

Procedure according to one of the Claims 1 to 6 , characterized in that a distance between the radar-based soil analysis device (20) and the driven soil (5) is adapted to the growth status of the useful plants (1).

System for performing a method according to one of the Claims 1 to 7 , with a radar-based soil analysis device (20) for detecting the position (P) and / or size (G) of roots or tubers (2) of useful plants (1) located in the soil (5), and a control device (34) for at least indirect Influencing the operation of an agricultural machine (10) and / or a tillage device (40) for harvesting the useful plants (1) and / or a metering device for fertilizing and / or watering the useful plants (1).

System according to Claim 8 , characterized in that the soil analysis device (20) has a plurality of transmission and / or reception units (26), the transmission and / or reception surfaces (28) of which are arranged at different angles to one another.

System according to Claim 9 , characterized in that at least the transmitting and / or receiving surfaces (28) are arranged in the region of an inner wall (24) of a spherical section-shaped, preferably a hemispherical outer housing (22).

System according to one of the Claims 8 to 10th , characterized in that the tillage device (40) is designed as a plow (42).

System according to a Claims 8 to 11 , characterized in that the radar-based soil analysis device (20) is arranged in the direction of travel of the agricultural machine (10) in front of the tillage device (40).