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Die Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem einer als Feldhäcksler ausgeführten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zur Überwachung des Verschleißzustandes von Häckselmessern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 10 2017 103 537 ist zunächst eine Sensoranordnung bekannt geworden, die mittels induktiver Sensoren die umlaufenden Messer einer Häckseltrommelanordnung detektiert und aus dem ermittelten magnetischen Fluss einen Verschleißzustand der Häckselmesser ableitet, wobei sich der Verschleiß aus der jeweils induzierten Spannung ergibt.
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Zudem ist u.a. aus
EP 1 522 214 eine ähnliche Schneidschärfendetektionseinrichtung bekannt geworden, wobei hier als Detektionseinrichtungen optische Sensoren wie Kamerasysteme, Laser und Nahinfrarotsensoren zum Einsatz kommen.
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Optische Sensoren haben insbesondere das Problem, dass die Schneidkantenanalyse aufgrund der hohen Umlaufgeschwindigkeiten der Häckselmesser erschwert wird, was häufig zu qualitativ unzureichenden Analyseergebnissen führt. Demgegenüber wird die Analyse einer induzierten Spannung deutlich weniger von den hohen Umlaufgeschwindigkeiten der zu detektierenden Häckselmesser beeinflusst. Mitunter führen jedoch die ausschließlich auf die induzierte Spannung gerichteten Auswertverfahren nicht zu einer hinreichend genauen Abschätzung eines Verschleißzustandes. Gleiches gilt für aus dem Stand der Technik bekannte Lösungen, die im Antriebsstrang der Häckselorgane eines Feldhäckslers Drehmomentverläufe ermitteln und aus der Änderung der Drehmomentverläufe auf die durchschnittliche Schneidschärfe über alle Häckselmesser gemittelt schließen.
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Weiter ist aus der
DE 10 2018 106 915.4 ein mit einem Fahrerassistenzsystem ausgestatteter Feldhäcksler bekannt geworden, dessen Arbeitsorgane als sogenannte Einstellautomaten strukturiert sind, die mittels des Fahrerassistenzsystems in der Weise ansteuerbar sind, dass die Arbeitsparameter des Feldhäckslers optimiert werden können, ohne das der Bediener des Feldhäckslers in diesen Prozess involviert sein muss. Dies hat insbesondere den Effekt, dass der Bediener nicht mehr selbst eine Überwachung der Arbeitsqualität des Feldhäckslers übernehmen muss.
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Die bekannten Systeme sind gut geeignet zumindest den Verschleißzustand der Häckselmesser einer Häckseltrommel zu bestimmen. Sie sind jedoch nicht in der Lage festzustellen, wann ein geeigneter Zeitpunkt für die Durchführung eines Schleifvorganges wäre.
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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und insbesondere ein Fahrerassistenzsystem zu schaffen, welches in der Lage ist einen geeigneten Zeitpunkt zumindest zur Durchführung eines Schleifvorganges zu bestimmen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Indem das Fahrerassistenzsystem aus den von der Überwachungseinrichtung generierten Information zum Verschleißzustand des jeweiligen Häckselmessers und/oder dem Abstand der Schneidkante des jeweiligen Häckselmessers zu einer Gegenschneide Prognosen zum Verschleißzustand des Häckselmessers und/oder Prognosen zum Zustand der Gegenschneide generiert wird sichergestellt, dass ein Zeitpunkt zur Durchführung eines Schleifvorganges automatisiert abgeschätzt werden kann, sodass eine stets optimale Schneidschärfe der Häckselmesser bei gleichzeitig möglichst langer Nutzungsdauer eines Häckselmessers sichergestellt ist.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Prognose die Prognostizierung der Anzahl notwendiger Schleifzyklen, sodass sichergestellt ist, dass nur so viel Schleifzyklen wie unbedingt notwendig sind durchgeführt werden, was letztlich die Lebensdauer der Häckselmesser deutlich erhöht.
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Indem in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Prognose die Prognostizierung der notwendigen Schleifzeit und/oder die Prognostizierung des Schleifzeitpunktes umfasst, wird sichergestellt, dass die Durchführung des Schleifvorganges oder die Durchführung einer Positionsänderung der Gegenschneide den Ernteprozess selbst nicht behindert, nämlich unterbricht, und die Lebensdauer der Häckselmesser nicht durch übermäßiges Schleifen unnötig verringert wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Prognose die Prognostizierung der Restlebensdauer des Häckselmessers, mit dem Effekt, dass die Beschaffung von Austauschmessern logistisch so geplant werden kann, dass wartungsbedingte Ausfallzeiten nicht entstehen.
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Effiziente Prognoseverfahren können dann angewendet werden, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die Überwachungseinrichtung aus den von dieser generierten Signalen, die eine Information über den Verschleißzustand des jeweiligen Häckselmessers und/oder den Abstand der Schneidkante eines Häckselmessers zu einer Gegenschneide enthalten einen Schneidschärfe-Istwert und einen Abstandsistwert der Gegenschneide als Bezugsgrößen für eine Prognostizierung ermittelt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung, insbesondere eine einfache Modellierung der zu erstellenden Prognose ergibt sich in diesem Zusammenhang dann, wenn bei Prognostizierung der Anzahl der notwendigen Schleifzyklen der Schneidschärfe-Istwert mit dem Sollwert „scharfes Messer“ verglichen wird und aus der Differenz mittels einer Kennlinie eine Anzahl Schleifzyklen prognostiziert wird wobei vorzugsweise ein linear ansteigender Zusammenhang zwischen Schneidschärfe und Anzahl Schleifzyklen angenommen wird. Analoge Effekte ergeben sich, wenn bei Prognostizierung der Anzahl der notwendigen Schleifzyklen der Abstandsistwert, der ein Maß für die Balligkeit der Häckseltrommel bildet, mit dem Abstandssollwert verglichen wird und aus der Differenz mittels einer Kennlinie eine Anzahl an Schleifzyklen prognostiziert wird, wobei vorzugsweise ein linear ansteigender Zusammenhang zwischen zunehmender Balligkeit und Anzahl Schleifzyklen angenommen wird.
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Eine optimale Integration des Schleifprozesses in den laufenden Ernteprozess ergibt sich in einer vorteilhaften Ausgestaltung dann, wenn aus der prognostizierten Anzahl an Schleifzyklen die erforderliche Schleifzeit und/oder der Schleifzeitpunkt prognostiziert wird.
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Eine besonders einfach umsetzbare Prognostizierung des Verschleißzustandes der Häckselmesser ergibt sich dann, wenn der von der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine bearbeitete Erntegutdurchsatz und/oder die bearbeitete Erntefläche ermittelt werden und in Abhängigkeit von dem ermittelten Erntegutdurchsatz und/oder der ermittelten Erntefläche eine Prognose zum Verschleißzustand des jeweiligen Häckselmessers generiert wird, da sowohl der Erntegutdurchsatz als auch der damit korrespondierende Parameter „bearbeitete Erntefläche“ den maßgeblichen Einfluss auf den Verschleiß der Häckselmesser haben.
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Eine besonders aussagefähige Prognose ergibt sich in diesem Zusammenhang dann, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung in Abhängigkeit von dem ermittelten Erntegutdurchsatz und/oder der ermittelten Erntefläche der Schneidschärfe-Istwert mit einem Sollwert „stumpfes Messer“ verglichen wird und aus der Differenz mittels einer Kennlinie ein Verschleißzustand des jeweiligen Häckselmessers bestimmt wird, wobei vorzugsweise ein linearer Zusammenhang zwischen abnehmender Schneidschärfe und zunehmendem Erntegutdurchsatz und/oder zunehmender Erntefläche angenommen wird. Analoge Effekte ergeben sich, wenn in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der von der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine bearbeitete Erntegutdurchsatz und/oder die bearbeitete Erntefläche ermittelt werden und in Abhängigkeit von dem ermittelten Erntegutdurchsatz und/oder der ermittelten Erntefläche eine Prognose zur Balligkeit der Häckseltrommel generiert wird. Ein einfach umsetzbares Prognoseverfahren ergibt sich in diesem Zusammenhang zudem dann, wenn in Abhängigkeit von dem ermittelten Erntegutdurchsatz und/oder der ermittelten Erntefläche der Abstandsistwert mit dem Abstandssollwert verglichen wird und aus der Differenz mittels einer Kennlinie eine Balligkeit der Häckseltrommel bestimmt wird, wobei vorzugsweise ein linearer Zusammenhang zwischen zunehmender Balligkeit und zunehmendem Erntegutdurchsatz und/oder zunehmender Erntefläche angenommen wird.
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Indem das Fahrerassistenzsystem einer als Feldhäcksler ausgeführten landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine eine Überwachungseinrichtung umfasst und die Überwachungseinrichtung in der Weise in das Fahrerassistenzsystem integriert ist, dass das Fahrerassistenzsystem selbsttätig erkennt wann ein Messerschleifvorgang aktiviert oder deaktiviert werden muss und/oder eine Positionsänderung der Gegenschneide zu aktivieren oder deaktivieren ist und vorzugsweise die Positionsänderung der Gegenschneide selbsttätig generiert oder an einen Bediener der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine einen Hinweis zur Aktivierung oder Deaktivierung des Schleifvorgangs und/oder der Positionsänderung der Gegenschneide generiert wird sichergestellt, dass ein Messerschleifvorgang und eine Positionsänderung der Gegenschneide unabhängig von der Überwachung und Beurteilung durch den Bediener wird, was insbesondere den Effekt hat, dass der Messerschleifvorgang auf das notwenige Maß beschränkt wird.
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Indem in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die von der Überwachungseinrichtung generierten Signale, die eine Information über den Verschleißzustand des jeweiligen Häckselmessers und/oder den Abstand der Schneidkante eines Häckselmessers zu einer Gegenschneide enthalten in einen Schneidschärfen-Istwert und einen Abstandsistwert der Gegenschneide umgerechnet werden und der jeweilige Istwert mit dem hinterlegten zugehörigen Sollwert verglichen wird und bei Unterschreitung des Sollwertes „scharfes Messer“ oder bei Überschreitung des Abstandssollwertes der Messerschleifvorgang oder die Positionsänderung der Gegenschneide aktiviert werden wird sichergestellt, dass die Häckselmesser stets in einem scharfen Zustand gehalten werden, was neben einer hohen Häckselqualität zu einem optimierten Kraftstoffverbrauch führt.
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Um den Schleifvorgang auf das notwendige Maß zu begrenzen ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die von der Überwachungseinrichtung generierten Signale, die eine Information über den Verschleißzustand des jeweiligen Häckselmessers und/oder den Abstand der Schneidkante eines Häckselmessers zu einer Gegenschneide enthalten in einen Schneidschärfen-Istwert und einen Abstandsistwert der Gegenschneide umgerechnet werden und der jeweilige Istwert mit dem hinterlegten zugehörigen Sollwert verglichen wird und bei Erreichen oder Überschreitung des Sollwertes „scharfes Messer“ oder bei Erreichen oder Unterschreitung des Abstandssollwertes der Messerschleifvorgang oder die Positionsänderung der Gegenschneide deaktiviert werden.
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Um erntegutabhängige Auswirkungen auf den Verschleiß der Häckselmesser besser berücksichtigen zu können, ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Sollwert „scharfes Messer“ und der Abstandssollwerte der Gegenschneide erntegutartabhängig geändert werden können.
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Eine hohe Präzision der Schneidschärfenüberwachung wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass die Überwachungseinrichtung für jedes Häckselmesser die Schneidschärfe und/oder den Verschleißzustand und/oder die Größe des Schneidspaltes überwacht.
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Aufgrund dessen, dass eine ungleichmäßige Gutzufuhr zur Häckseltrommel den Verschleiß der Häckselmesser erheblich beeinflusst ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass aus den von der Überwachungseinrichtung generierten Abstandsignalen ein Radius der Häckseltrommel ermittelt wird. Dies hat den Effekt, dass aus der Änderung des Radius der Häckseltrommel auf einen ungleichförmigen Verschleiß und damit auf eine ungleichförmige Gutzufuhr zur Häckseltrommel geschlossen werden kann.
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Indem die Erfassungsanordnung zur Erfassung eines Verschleißzustands einer Häckselmesseranordnung einer zur Verarbeitung eines Gutstroms vorgesehenen Häckseleinrichtung als induktive Erfassungsanordnung ausgeführt ist und die beim Überstreichen der Sensoranordnung durch eine Häckselmesseranordnung induzierte Spannung die magnetische Messgröße bildet und die Erfassungsanordnung die induzierte Spannung ermittelt und als Spannungssignal aufzeichnet und eine Auswerteeinheit aus der mindestens einen erfassten Messgröße den Verschleißzustand des jeweiligen Häckselmessers ermittelt, wird auf einfache Weise sichergestellt, dass der Verschleißzustand jedes Häckselmessers individuell ermittelbar ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Spannungssignal in der Auswerteinheit mittels Frequenzanalyse in seine Frequenzanteile zerlegt, wobei die Frequenzanteile in Frequenzanteile einer Grundschwingung und in Signalverzerrungen bewirkende Frequenzanteile einer überlagernden Schwingung separiert werden, und die separierten, eine Signalverzerrung bewirkenden Frequenzanteile der überlagernden Schwingung in den Zeitbereich rücktransformiert werden und aus den rücktransformierten Frequenzanteilen der überlagernden Schwingung ein Maß für den Verschleißzustand und/oder die Schneidschärfe eines Häckselmessers abgeleitet wird, sodass mit einfachen Maßnahmen die Erfassung des Verschleißzustandes von Häckselmessern verbessert werden kann.
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Indem eine Sensoranordnung oder die mehreren Sensoranordnungen so am Umfang der Häckseltrommel positioniert sind, dass jedes Häckselmesser der Häckseltrommel durch eine Sensoranordnung detektiert wird, wird sichergestellt, dass jedes am Umfang der Häckseltrommel positionierte Häckselmesser detektiert werden kann. Dieser Effekt wird in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung auch dadurch erreicht, dass der Häckseltrommel rechts- und linksseitige Häckselmesseranordnungen zugeordnet sind und jeder dieser Häckselmesseranordnungen zumindest eine Sensoranordnung zugeordnet ist. Eine hochaufgelöste und damit sehr genaue Analyse des Verschleißzustandes bzw. der Messerschärfe wird in diesem Zusammenhang in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, dass jeder Sensoranordnung eine Vielzahl von Induktionssensoren, vorzugsweise 5 Induktionssensoren, zugeordnet sind und jeder Induktionssensor ein Spannungssignal generiert, wobei vorzugsweise jedes der generierten Spannungssignale separat analysiert wird und wobei weiter vorzugsweise mehrere oder alle Spannungssignale eines detektierten Häckselmessers vor einer Analyse zu einem oder mehreren Spannungssignalen zusammengefasst werden.
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Indem in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mittels Fourier-Analyse das jeweilige Spannungssignal in Frequenzanteile einer Grundschwingung und Signalverzerrungen bewirkende Frequenzanteile einer überlagernden Schwingung klassifiziert wird und die die Grundschwingung repräsentierenden Frequenzanteile bei der Ableitung des Verschleißzustandes und/oder der Schneidschärfe des jeweiligen Häckselmessers nicht berücksichtigt werden, wird sichergestellt, dass nur diejenigen Frequenzanteile berücksichtigt werden, die sich in Abhängigkeit vom Verschleiß der Häckselmesser signifikant ändern und damit als Indikator für die Qualifizierung des Verschleißes bzw. der Messerschärfe geeignet sind. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich in diesem Zusammenhang, wenn die Amplitude des jeweiligen Spannungssignals der eine Signalverzerrung bewirkenden Frequenzanteile berücksichtigt wird, da diese ein Maß für die Beurteilung des Verschleißzustandes und/oder der Schneidschärfe des jeweiligen Häckselmessers ist und auf einfache Weise ermittelbar ist.
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Eine besonders wirkungsvolle Überwachung des Verschleißzustandes bzw. der Häckselmesserschärfe, insbesondere mit Blick auf unterschiedliche an den Häckselmessern auftretende Verschleißarten, wird in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dann möglich, wenn die Beurteilung der Schneidschärfe mittels Bewertungskriterien erfolgt, wobei die Bewertungskriterien eines oder mehrere der Bewertungskriterien „Schleifflächenlänge des jeweiligen Häckselmessers“, „Rundheit der Häckselmesserspitze“, „allgemeiner Messerverschleiß“ und/oder „Balligkeit des Häckselmessers“ bzw. „relativer Abstand der Gegenschneide zum Häckselmesser“ sind.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche und werden nachfolgend an Hand eines in mehreren Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigen:
- 1 einen Feldhäcksler mit erfindungsgemäßer Schneidschärfendetektionseinrichtung
- 2 eine Detailansicht des Feldhäckslers nach 1 mit erfindungsgemäßer Schneidschärfendetektionseinrichtung
- 3 eine Detailansicht der induktiven Sensoranordnung
- 4 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Frequenzanalyse
- 5 eine Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Frequenzanalyse
- 6 eine weitere Detaildarstellung der erfindungsgemäßen Frequenzanalyse
- 7 eine schematische Darstellung einer Anwendung der erfindungsgemäßen Frequenzanalyse
- 8 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems
- 9 eine Detaildarstellung des erfindungsgemäßen Fahrerassistenzsystems nach 8
- 10 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Prognoseverfahren.
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1 zeigt schematisch eine als Feldhäcksler 2 ausgeführte landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1, die in ihrem frontseitigen Bereich einen Erntevorsatz 3 aufnimmt. Im rückwärtigen Bereich des Erntevorsatzes 3 sind diesem sogenannte Einzugs- und Vorpresswalzen 4 zugeordnet, die den Erntegutstrom 5 aus dem Erntevorsatz 3 kommend annehmen, verdichten und in ihrem rückwärtigen Bereich an eine Häckseleinrichtung 6 übergeben. In noch näher zu beschreibender Weise umfasst die Häckseleinrichtung 6 eine Häckseltrommel 7, die mit Häckselmessern 8 einer Häckselmesseranordnung 9 bestückt ist. Die umlaufenden Häckselmesser 8 werden im Einzugsbereich 10 der Häckseltrommel 7 an einer sogenannten Gegenschneide 11, über die der zu zerkleinernde Erntegutstrom 5 gefördert wird, vorbeibewegt. Im rückwärtigen Bereich der Häckseltrommel 7 wird das zerkleinerte Erntegut 5 sodann entweder an eine als sogenannter Cracker 12 ausgeführte Nachzerkleinerungseinrichtung 13 oder direkt an eine Nachbeschleunigungseinrichtung 14 übergeben. Während die Nachzerkleinerungseinrichtung 13 die körnigen Bestandteile des Erntegutstromes 5, etwa Maiskörner, weiter zerkleinert beschleunigt der Nachbeschleuniger 14 den Erntegutstrom 5 in einer Weise, dass dieser durch einen Auswurfkrümmer 15 bewegt und endseitig im Bereich einer Auswurfklappe 16 aus dem Feldhäcksler 2 austreten und an ein nicht dargestelltes Transportfahrzeug übergeben werden kann. Zudem ist der Häckseltrommel 7 umfangseitig eine an sich bekannte und daher hier nicht im Detail beschriebene Messerschleifeinrichtung 17 zugeordnet, deren Schleifstein 18 horizontal über die Breite der Häckseltrommel 7 bewegbar ist, sodass jedes am Umfang der Häckseltrommel 7 positionierte Häckselmesser 8 schleifbar ist. Zwecks Aktivierung oder Deaktivierung des Messerschleifvorganges ist der Messerschleifeinrichtung 17 eine noch näher zu beschreibende Aktivierungseinrichtung 19 zugeordnet.
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Gemäß 2 umfasst die Häckselmesseranordnung 9 rechts- und linksseitige Häckselmesseranordnungen 9a, 9b, wobei jede Häckselmesseranordnung 9a, 9b eine Vielzahl am Umfang der Häckseltrommel 7 schräg zur Drehachse 20 der Häckseltrommel 7 positionierte Häckselmesser 8 umfasst. Die Häckseltrommel 7 wird untenseitig von einem vorzugsweise aus Edelstahl bestehenden Trommelboden 21 ummantelt. Obenseitig wird die Häckseltrommel 7 von einer vorzugsweise ebenfalls aus Edelstahl bestehenden Trommelrückwand 22 umschlossen. Die erfindungsgemäße und im Folgenden noch näher zu beschreibende Sensoranordnung 23 kann gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel entweder an der Trommelrückwand 22 oder am Trommelboden 21 positioniert sein. Es ist auch denkbar, dass zugleich sowohl am Trommelboden 21 als auch an der Trommelrückwand 22 eine Sensoranordnung 23 angeordnet ist. Unabhängig von der konkreten Positionierung sind jeder Häckseltrommel 7 zumindest 2 Sensoranordnungen 23a, 23b in der Weise zugeordnet, dass jeweils eine der Sensoranordnungen 23a, 23b der jeweils zugehörigen Häckselmesseranordnung 9a, 9b zugeordnet ist, wobei jede Sensoranordnung 23a, 23b die Schneidkante 24 des jeweiligen Häckselmessers 7 vollständig überdeckt, sodass jede Schneidkante 24 über ihrer gesamten Länge durch die jeweilige Sensoranordnung 23a, 23b detektiert werden kann. Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die jeweilige Sensoranordnung 23a, 23b entweder parallel zur Drehachse 20 der Häckseltrommel 7 oder parallel zur Schneidkante 24 der Häckselmesser 8 am Trommelboden 21 und/oder der Trommelrückwand 22 positioniert ist. Die rechte untere Darstellung in 2 zeigt nur beispielhaft die möglichen Ausrichtungen der Sensoranordnungen 23a, 23b in einer einzigen Darstellung. Vorzugsweise werden alle Sensoranordnungen 23a, 23b entweder parallel zur Drehachse 20 der Häckseltrommel 7 oder parallel zur Schneidkante 24 der Häckselmesser 8 positioniert sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Sensoranordnungen 23a, 23b als im Folgenden noch näher zu beschreibende Induktionssensoren 25 ausgeführt, wobei jede Sensoranordnung 23 ein oder mehrere magnetische Erregeranordnungen 26 sowie jeweils eine mit diesen zusammenwirkende Polanordnung 27 umfasst.
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3 erläutert einige wesentliche Eigenschaften der Sensoranordnungen
23a,
23b, wobei sich die weiteren Details zu den Sensoranordnungen aus der
DE 10 2017 103 537 A1 ergeben, auf deren Offenbarungsgehalt hiermit vollumfänglich Bezug genommen wird. Die erfindungsgemäße Erfassungsanordnung
28 zur Erfassung eines Verschleißzustandes einer Häckselmesseranordnung
9a,
9b umfasst eine Vielzahl von Sensoranordnungen
23a,
23b, vorzugsweise für jede Häckselmesseranordnung
9a,
9b eine. Jede Sensoranordnung
23a,
23b wird von einer Vielzahl magnetischer Erregeranordnungen
26 gebildet, die mit einer Flussleiteinrichtung
29 gekoppelt sind. Die jeweilige Sensoranordnung
23a,
23b stellt jeweils eine Polanordnung
27 bereit, die mindestens einen magnetischen Pol
30, vorzugsweise fünf magnetische Pole
30, mit jeweils einer Polfläche
31 zum Ausleiten von Magnetfluss ausbildet. Bei einer Drehung der Häckseltrommel
7 passiert ein Häckselmesser
8 die jeweilige Polanordnung
27, wobei das die Polanordnung
27 jeweils passierende Häckselmesser
8 eine Luftspaltanordnung
32 mit mindestens einem Luftspalt
33 zu der Polanordnung
27 hin ausbildet und dadurch mindestens ein von der Erregeranordnung
26 erregter Magnetkreis
34 über das jeweilige Häckselmesser
8 geschlossen wird. Die Erfassungsanordnung
28 weist zudem eine Messanordnung
35 und eine Auswerteeinheit
36 auf. In noch näher zu erläuternden Weise erfasst die Messanordnung
35 mindestens eine magnetische Messgröße
37 betreffend den Magnetfluss, vorzugsweise eine induzierte Spannung
38, in mindestens einem von der Erregeranordnung
26 erregten Magnetkreis
34 und die Auswerteeinheit
36 ermittelt aus der mindestens einen erfassten Messgröße
37 den Verschleißzustand
39 des jeweiligen Häckselmessers
8.
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4 beschreibt nun Details der Messvorrichtung. Im Betrieb der Häckseltrommel 7 werden die Häckselmesser 8 gemäß der Drehrichtung 40 der Häckseltrommel 7 an der jeweiligen Sensoranordnung 23a, 23b vorbeigeführt. Aufgrund der nahezu unmagnetischen Eigenschaften der vorzugsweise aus Edelstahl bestehenden Trommelrückwand 22 oder des Trommelbodens 21 durchdringen die von benachbarten magnetischen Polen 30 gebildeten Magnetkreise 34 das jeweils die Sensoranordnung 23a, 23b überstreichende Häckselmesser 8. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden sich zwischen den fünf Polen 30 vier Magnetkreise 34 aus, die das jeweilige Häckselmesser in vier Abschnitten L1 bis L4 durchdringen. Für jeden dieser Abschnitte L1 bis L4 wird in der diesem zugeordneten Messanordnung 35 eine Spannung 38, die magnetische Messgröße 37, induziert. Die der Erfassungsanordnung 28 zugeordnete Auswerteinheit 36 ermittelt jeweils die abschnittsweise Induktionsspannung 38a-e und zeichnet diese auf. In diesem Zusammenhang liegt es im Rahmen der Erfindung, dass die jeweilige Sensoranordnung 23 mehr oder weniger als die offenbarten fünf magnetischen Pole 30 aufweist, sodass sich auch mehr oder weniger als die fünf induzierten Spannungen 38a-e ergeben können. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, dass die Spannungssignale 38a-e zu einem oder mehreren Spannungssignalen 38 je detektiertem Häckselmesser 8 zusammengefasst werden können.
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In der Auswerteinheit 36 wird das jeweilige Spannungssignal 38a..e in ein weiterverarbeitbares Spannungssignal 49a..e umgerechnet. Dieses weiterverarbeitbare Spannungssignal 49a..e wird in der Weise gebildet, dass zunächst für ein scharfes, nicht verschlissenes Häckselmesser 8 die induzierte Spannung 38, der sogenannte Sollwert 38 der induzierten Spannung ermittelt wird, sodann im Betrieb des Häckselmessers 8 die sich verschleißbedingt ändernde Induktionsspannung 38a..e ermittelt wird und schließlich aus der Differenz der verschleißbedingten Änderung der Induktionsspannung 38a..e minus des Sollwertes 38 der induzierten Spannung eines nicht verschlissenen Häckselmessers 8 die weiterverarbeitbaren Spannungssignale 49a..e ermittelt werden.
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In der Auswerteinheit 36 wird sodann das jeweilige Spannungssignal 49a..e in an sich bekannter Weise mittels Frequenzanalyse 41, vorzugsweise mittels Fourier-Analyse 47, in seine Frequenzanteile 42, vorzugsweise Schwingungsdauer oder Phase 43 und Amplitude 44, zerlegt. Dabei wird das jeweils induzierte Spannungssignal 49a..e in Frequenzanteile 42 einer Grundschwingung 45 und in Signalverzerrungen bewirkende Frequenzanteile 42 einer überlagernden Schwingung 46 separiert. Sodann werden die separierten, eine Signalverzerrung bewirkenden Frequenzanteile 42, die sogenannte überlagernde Schwingung 46, in noch näher zu beschreibender Weise in den Zeitbereich 48 rücktransformiert und aus den rücktransformierten Frequenzanteilen 42 wird schließlich in ebenfalls noch näher zu beschreibender Weise ein Maß für die Schneidschärfe, den Verschleißzustand 39, eines Häckselmessers 8 abgeleitet.
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In 5 ist schematisch die von der Auswerteinheit 36 vorgenommene erfindungsgemäße Frequenzanalyse 41 detailliert beschrieben. Zunächst wird das aus der induzierten Spannung 38a-e jeweils abgeleitete Spannungssignal 49a-e in der beschriebenen Weise abgeleitet. Sodann wird das jeweilige Spannungssignal 49a...e mittels Fourier-Analyse 47 in seine Frequenzanteile 42 zerlegt, wobei hier wie bereits beschrieben eine Grundschwingung 45 und eine oder mehrere die Signalverzerrungen bewirkende überlagernde Schwingungen 46, die sogenannten Oberschwingungen 50, separiert werden. Bewegt sich nun ein Häckselmesser 8 an der als Induktionssensor 25 ausgeführten Sensoranordnung 23a..b vorbei, so ändert das jeweilige Häckselmesser 8 die Permeabilität im Luftspalt 33 vor der Sensoranordnung 23a..b. Folglich ändert sich die magnetische Induktion. Diese Änderung lässt sich mithilfe der jeweils induzierten Spannung 38 a..e messen. Ein typisches Häckselmesser 8, unabhängig davon, ob seine Querschnittsform gewölbt oder eben gestaltet ist, umfasst im Wesentlichen drei charakteristische Bereiche. Der erste Bereich 51 definiert die Rundheit der Messerspitze 52 und wird von deren Radius bestimmt, wobei ein Häckselmesser 8 umso schärfer ist je geringer dieser Radius ausfällt. Einen weiteren Bereich 53 definiert die sogenannte Schleifflächenlänge 54, wobei hier eine zunehmende Schleifflächenlänge 54 ein Maß für einen zunehmenden Verschleiß 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 ist. Schließlich wird als dritter Bereich 55 der sogenannte Messerrücken 56 unterschieden, dessen Form und Beschaffenheit als Maß zur Beschreibung des allgemeinen Verschleißzustandes 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 herangezogen werden kann. Aus Vereinfachungsgründen werden im Folgenden der allgemeine Verschleißzustand und der Verschleiß einheitlich als Verschleiß 39 bezeichnet.
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Für das im dargestellten Ausführungsbeispiel gewölbt ausgeführte Häckselmesser 8 ergibt sich das in 5 rechts unten dargestellte Spannungssignal 49a..e, wobei das Spannungssignal 49a...e hier über der Winkelstellung 57 des Häckselmessers 8 zur jeweiligen Sensoranordnung 23 a..b dargestellt ist und die Winkelstellung 0° die mittige Positionierung des Häckselmessers 8 vor der jeweiligen Sensoranordnung 23a..b beschreibt.
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Es ist zu erkennen, dass die beschriebenen charakteristischen Bereiche 51, 53, 55 unterschiedlich hohe Spannungen 49a..e induzieren, wobei der die Rundheit der Messerspitze beschreibende Bereich 51, 52 insgesamt die höchsten Spannung 49a..e induziert. Zugleich ist erkennbar, dass die Größe des Luftspaltes 33 einen Einfluss auf die induzierte Spannung 49a..e hat, wobei erwartungsgemäß der Wert der induzierten Spannung 49a..e mit zunehmenden Luftspalt 33 abnimmt. Die Signalform der induzierten Spannung 49a..e wird für jedes Messer akquiriert und separiert. Dies bedeutet, dass für jedes Häckselmesser 8 in Abhängigkeit von der Gestalt der Sensoranordnung 23a..b mehrere Spannungssignale 49a..e zur Verfügung stehen. Gemäß 3 generiert jeder magnetische Pol 30 der Polanordnung 27 eine induzierte Spannung 38a..e. Diese induzierten Spannungen 38a..e werden sodann nach Umrechnung in die beschriebenen Spannungssignale 49a..e in der Auswerteinheit 36 der Frequenzanalyse 41 mittels Fourier-Analyse 47 unterzogen. Wie bereits beschrieben separiert die Fourier-Analyse 47 diese Spannungssignale 49a..e in Frequenzanteile 42 einer Grundschwingung 45 und Frequenzanteile 42 einer oder mehrerer die Signalverzerrungen bewirkenden überlagernden Schwingungen 46, die sogenannten Oberschwingungen 50.
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6 beschreibt die einzelnen Schritte der Frequenzanalyse 41 im Detail. Im ersten Analyseschritt 58 werden in der bereits beschriebenen Weise die induzierten Spannungen 38a..e als Spannungssignale 49a..e einer Fourier-Analyse 47 unterzogen und die Grundschwingung 45 sowie die überlagernde Schwingung 46, etwa eine oder mehrere der Oberschwingungen 50 ermittelt. Die in einem weiteren Analyseschritt 59 dargestellte Frequenzanalyse 60 unabhängig davon, ob es sich um eine Grundschwingung 45 oder eine überlagernde Schwingung 46 handelt, zeigt, dass sich die Amplituden 61 scharfer Messer 62 von denen stumpfer Messer 63 nur unwesentlich unterscheiden. In dem folgenden Analyseschritt 64 wird sodann die ermittelte Grundschwingung 45 nicht mehr berücksichtigt und nur die eine Signalverzerrung bewirkenden Frequenzanteile 42 der überlagernden Schwingungen 46 werden in den Zeitbereich 48 rücktransformiert. Das Ergebnis dieser Rücktransformation ist in Analyseschritt 64 am Beispiel von drei Häckselmessern 8 mit unterschiedlich langer Häckselleistung beispielhaft visualisiert. Häckselmesser 8a hat dabei die größte Häckselleistung erbracht, während Häckselmesser 8b ca. 40 % und Häckselmesser 8c nur ca. 10 % der Häckselleistung von Häckselmesser 8a erbracht haben. Mithin kann aus den rücktransformierten Frequenzanteilen 42 der überlagernden Schwingungen 46 auf den Verschleißzustand 39 und damit auf die Schneidschärfe 65 eines jeden Häckselmesser 8 geschlossen werden.
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7 zeigt nun schematisch die Umsetzung einer Schneidschärfenregelung. Die Amplitude 44 der jeweils induzierten Spannung 38a..e und das daraus jeweils abgeleitete Spannungssignal 49a..e bildet, wie bereits erläutert, ein Maß für den Verschleißzustand 39 und analog die Schneidschärfe 65 eines Häckselmessers 8. Üblicher Weise gilt ein Häckselmesser 8 dann als scharf, wenn die Rundheit (der Radius) der Messerspitze 52 ca. 0,04 mm beträgt. Die in 7 beispielhaft dargestellten Amplituden 44 der Häckselmesser 8a..c entsprechen Radien der Messerspitze 52 von ca. 0,1 mm - 0,25mm - 0,6mm, wobei eine zunehmender Rundheit 52 einem zunehmendem Verschleiß 39 und einer abnehmenden Schneidschärfe 65 entspricht. Im einfachsten Fall kann nun in der Auswerteinheit 36 oder in einer sonstigen Datenverarbeitungseinrichtung, auch externen Datenverarbeitungseinrichtung, ein Sollwert „scharfes Messer“ 66 hinterlegt sein, wobei dies im einfachsten Fall ein hinterlegter Sollwert 66 der Amplitude 44 der induzierten Spannung 38a..e, 49a..e ist. Wird der Sollwert 66 unterschritten, wird sodann ein Schleifsignal 67 generiert, wobei hier wie nachfolgend ausgeführt verschiedene Arten der Generierung dieses Schleifsignals 67 denkbar sind. Im einfachsten Fall kann einem Bediener 68 an einem Display 69 visualisiert werden, welches oder welche Häckselmesser 8 den Schwellwert „scharfes Messer“ unterschritten haben. In diesem Fall entscheidet der Bediener wann ein Schleifvorgang 70 der Häckselmesser 8 ausgelöst werden soll. Denkbar ist aber auch, dass eine Steuereinrichtung 71 die Einhaltung des Sollwerts „scharfes Messer“ 66 überwacht und selbsttätig die Auslösung des Schleifvorganges 70 auslöst, wobei die automatische Auslösung des Schleifvorganges 70 vorzugsweise so definiert ist, dass eine Mindestzahl an Häckselmessern 8 den Sollwert 66 unterschreiten muss bevor ein Schleifvorgang 70 aktiviert wird. In an sich bekannter Weise wird hier zudem berücksichtigt, dass sich der Feldhäcksler 2 nicht in einem Arbeitsmodus befindet, in dem Erntegut 5 durch den Feldhäcksler 2 bewegt wird.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Beurteilung des Verschleißzustandes 39 oder der Schneidschärfe 65 auch an Bewertungskriterien 72 gekoppelt sein. Vorzugsweise können die Bewertungskriterien eines oder mehrere der Bewertungskriterien „Schleifflächenlänge 54 des jeweiligen Häckselmessers 8“ 72a, „Rundheit der Häckselmesserspitze 52“ 72b, „allgemeiner Messerverschleiß 39“ 72c und/oder „Balligkeit des Häckselmessers 8“ 72d bzw. „relativer Abstand der Gegenschneide 11 zum Häckselmesser 8“ 72e sein. In Analogie zu dem zuvor Beschriebenen kann auch bezüglich der Bewertungskriterien 72a..e in der Auswerteinheit 36 oder in einer sonstigen Datenverarbeitungseinrichtung, auch externen Datenverarbeitungseinrichtung, ein Sollwert 73 hinterlegt sein, wobei dies im einfachsten Fall ein hinterlegter Sollwert 73 der Amplitude 44 der induzierten Spannung 38a..e, 49a..e ist. In Abhängigkeit von dem gewählten oder einzigem hinterlegten Bewertungskriterium 72a..e kann der hinterlegte Sollwert 73 sodann entweder ein Maß für den Verschleißzustand 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 insgesamt oder die Schärfe der Schneidkante 24 sein. Wird der Sollwert 73 unterschritten, wird sodann das bereits beschriebene Schleifsignal 67 generiert, wobei hier verschiedene Arten der Generierung dieses Schleifsignals 73 denkbar sind. Im einfachsten Fall kann einem Bediener 68 an einem Display 69 visualisiert werden, welches oder welche Häckselmesser 8 den Sollwert 73 unterschritten haben. In diesem Fall entscheidet der Bediener wann ein Schleifvorgang 70 der Häckselmesser 8 ausgelöst werden soll. Denkbar ist aber auch, dass eine Steuereinrichtung 71 die Einhaltung des Sollwerts 73 überwacht und selbsttätig die Auslösung des Schleifvorganges 70 auslöst, wobei die automatische Auslösung des Schleifvorganges 70 vorzugsweise so definiert ist, dass eine Mindestzahl an Häckselmessern 8 den Sollwert 73 unterschreiten muss bevor ein Schleifvorgang 70 aktiviert wird. In an sich bekannter Weise wird hier zudem berücksichtigt, dass sich der Feldhäcksler 2 nicht in einem Arbeitsmodus befindet, indem Erntegut 5 durch den Feldhäcksler 2 bewegt wird.
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Sowohl bei Unterschreitung des Sollwertes 66 als auch des Sollwertes 73 kann alternativ oder zusätzlich der Austausch eines Häckselmessers 8 vorgeschlagen werden, nämlich vorzugsweise dann, wenn der Sollwert 66, 73 in so erheblichem Maß unterschritten ist, dass dies auf ein Ende des nutzbaren Bereichs des jeweiligen Häckselmessers 8 schließen lässt.
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Aufgrund dessen, dass mit zunehmender Rundheit 52 der Schneidkante 24 der Häckselmesser 8 die induzierte Spannung 38a..e, das daraus abgeleitete Spannungssignal 49a..e steigt ist vorgesehen, dass bei Wahl des Bewertungskriteriums 72b „Rundheit der Häckselmesserspitze 52“ der Sollwert 73 eine Amplitude 44 des ermittelten Spannungssignals 49a..e ist.
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Da mit zunehmender Schleifflächenlänge 54 des Häckselmessers 8 die Schwingungsdauer 43 der induzierten Spannung 38a..e zunimmt ist bei Wahl des Bewertungskriteriums 72a „Schleifflächenlänge 54 des jeweiligen Häckselmessers 8“ der Sollwert 73 eine Schwingungsdauer 43 des abgeleiteten Spannungssignals 49a..e.
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Aufgrund dessen, dass bei zunehmendem allgemeinen Verschleiß 39 des Häckselmessers 8 sowohl die Schwingungsdauer 43 als auch die Amplitude 44 der induzierten Spannung 39a..e signifikant zunehmen, ist bei Wahl des Bewertungskriteriums 72c „allgemeiner Messerverschleiß“ der Sollwert 73 eine Amplitude 44 und eine Schwingungsdauer 43 des ermittelten Spannungssignals 49a..e.
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Mit zunehmendem Verschleiß 39 der Häckselmesser 8 vergrößert sich deren Abstand zur Gegenschneide 11 und die Amplitude 44 der induzierten Spannung 38a..e nimmt signifikant ab, sodass bei Wahl des Bewertungskriteriums 72d, e „Balligkeit des Häckselmessers 8“ bzw. „relativer Abstand der Gegenschneide 11 zum Häckselmesser 8“ der Sollwert 73 eine Amplitude des ermittelten Spannungssignals 49a..e ist.
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8 zeigt nun das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem 80 im Detail. Wie bereits beschrieben sind der Häckseltrommel 7 im Bereich des Trommelbodens 21 und/oder der Trommelrückwand 22 Sensoranordnungen 23 a..b zugeordnet, die in der ebenfalls bereits beschriebenen Weise den Verschleißzustand 39 der Häckselmesser 8 ermitteln. In ihrem obenseitigen Bereich ist der Häckseltrommel 7 die Messerschleifeinrichtung 17 zugeordnet, wobei die Messerschleifeinrichtung 17 zumindest den Schleifstein 18, einen den Schleifstein aufnehmenden Schlitten 81 und einen den Schlitten 81 parallel zur Drehachse 20 der Häckseltrommel 7 bewegenden Stellzylinder 82 umfasst. Der Schleifstein 18 wird in an sich bekannter Weise mittels des Schlittens 81 so geführt, dass er in einer Nichtarbeitsposition seitlich der Häckseltrommel 7 positioniert ist und in der Arbeitsstellung 83 entlang der von den Häckselmessern 8 bei Drehung der Häckseltrommel 7 aufgespannten Hüllkurve 84 geführt wird, sodass der Schleifstein 18 zumindest die Schleifflächenlänge 54 des Messerrückens 56 der Häckselmesser 8 überstreicht.
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In an sich bekannter Weise wird die der Häckseltrommel 7 zugeordnete Gegenschneide 11 von einem Schwenkmechanismus 85 schwenkbeweglich in einer der Gegenschneide 11 untenseitig zugeordneten Lagerung 86 geführt. Die der Häckseltrommel 7 zugewandte Kante 87 der Gegenschneide 11 ist in einem bestimmten Abstand 88, dem sogenannten Schneidspalt 89, von der Hüllkurve 84 der Häckseltrommel 7 entfernt positioniert. Weiter ist dem Schenkmechanismus 85 in ebenfalls bekannter Weise zumindest ein Stellmotor 90 zugeordnet, der eine Positionsänderung der Gegenschneide 11 und damit eine Änderung des Schneidspaltes 89 ermöglicht. Zudem nimmt die Gegenschneide 11 ein oder mehrere sogenannte Klopfsensoren 91 auf, die in der Lage sind den Abstand der Gegenschneide 11 zur Hüllkurve 84 der Häckseltrommel 7 mittels Schwingungsanalyse zu ermitteln.
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Das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem 80 umfasst weiter eine Überwachungseinrichtung 92. Die Überwachungseinrichtung 92 empfängt in bekannter Weise die von den Klopfsensoren 91 generierten Schallsignale A und generiert aus diesen Abstandssignale B, die dem Abstand 88 der Gegenschneide 11 zur Hüllkurve 84 der Häckseltrommel 7 entsprechen. Weiter ist die Überwachungseinrichtung 92 in der Lage Stellsignale C zur Aktivierung des oder der Stellmotoren 90 zu generieren. Zudem ist die Überwachungseinrichtung 92 so beschaffen, dass sie das Messerschleifsignal D generiert, welches das Aktivieren oder Deaktivieren der Messerschleifeinrichtung 17 bewirkt, sodass der Schleifstein 18 radial und tangential zur jeweiligen Schneidkante 24 der Häckselmesser 8 bewegt werden kann. Weiter umfasst die Überwachungseinrichtung 92 einen Modul 93, der so beschaffen ist, dass er eine Information I zum Verschleißzustand 39 jedes Häckselmessers 8 generiert. Vorzugsweise wird der Modul 93 von der zuvor beschriebenen Auswerteinheit 36 gebildet. Weiter sind in der Überwachungseinrichtung 92 der bereits beschriebene Sollwert „scharfes Messer“ 66 und ein Abstandssollwert 94 für den Abstand 88 der Gegenschneide 11 von der Hüllkurve 84 der Häckseltrommel 7 hinterlegt.
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Die Überwachungseinrichtung
92 umfasst zudem einen Vergleichsschritt
95 in dem die Information
I zum Verschleißzustand
39 der Häckselmesser
8 und/oder das den Abstand
88 der Gegenschneide
11 zur Hüllkurve
84 der Häckselmesser
8 repräsentierende Abstandssignal
B mit dem jeweiligen Sollwert, nämlich dem Sollwert „scharfes Messer“
66 und dem Abstandssollwert
94 verglichen werden. Erfindungsgemäß ist die Überwachungseinrichtung
92 in der Weise in das Fahrerassistenzsystem
80 integriert, dass das Fahrerassistenzsystem
80 selbsttätig erkennt wann ein Messerschleifvorgang
96 aktiviert oder deaktiviert werden muss und/oder eine Positionsänderung
97 der Gegenschneide
11 zu aktivieren oder deaktivieren ist. Im einfachsten Fall wird dies in der Weise bewirkt, dass in dem Vergleichsschritt
95 festgestellt wird, ob die jeweiligen Sollwerte
66,
94 unter- oder überschritten sind. Sobald dies festgestellt wird generiert das Fahrerassistenzsystem
80 in noch näher zu beschreibender Weise das Stellsignal
C zur Aktivierung des oder der Stellmotoren
90 der Gegenschneide
11 zwecks Positionsänderung
97 der Gegenschneide und/oder das Messerschleifsignal
D zur Aktivierung oder Deaktivierung des Schleifvorganges
96. In diesem Zusammenhang wird der Schleifvorgang
96 dann beendet, wenn in dem Vergleichsschritt
95 festgestellt wird, dass die den Verschleißzustand
39 der Häckselmesser
8 definierende Information
I den hinterlegten zugehörigen Sollwert „scharfes Messer“
66 erreicht hat oder wieder übersteigt. In Analogie hierzu wird die Positionsänderung
97 der Gegenschneide
11 dann deaktiviert, wenn in dem Vergleichsschritt
95 festgestellt wird, dass der hinterlegte Abstandssollwert
94 erreicht wurde. Bezüglich des an sich bekannten Vorgangs der Bewegung der Gegenschneide
11 in die jeweilige Position wird auf die
EP 2 764 767 verwiesen, auf deren Offenbarungsgehalt hier vollumfänglich Bezug genommen wird.
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Weiter ist das Fahrerassistenzsystem 80 so beschaffen, dass die von diesem generierten Stellsignale C sowie die generierten Messerschleifsignale D entweder unmittelbar den Schleifvorgang 96 auslösen und beenden oder die Positionsänderung 97 der Gegenschneide 11 auslösen oder beenden. Es liegt zudem im Rahmen der Erfindung, dass die Stellsignale C und/oder die Messerschleifsignale D alternativ oder zusätzlich an einen Bediener 68 der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 1 einen Hinweis zur Aktivierung oder Deaktivierung des Schleifvorgangs 96 und/oder der Positionsänderung 97 der Gegenschneide 11 generieren.
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Weiter liegt es im Rahmen der Erfindung, dass der in der Überwachungseinrichtung 92 hinterlegten Sollwert 66 „scharfes Messer“ und der Abstandssollwert 94 der Gegenschneide 11 erntegutabhängig änderbar ist.
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Gemäß 9 werden die von der Überwachungseinrichtung 92 generierten Signale B, I, die eine Information I über den Verschleißzustand 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 und/oder den Abstand 88 der Schneidkante 24 eines Häckselmessers 8 zu einer Gegenschneide 11, den sogenannten Schneidspalt 89, enthalten in einen Schneidschärfen-Istwert 98 und einen Abstandsistwert 99 der Gegenschneide 11 umgerechnet. Der jeweilige Istwert 98, 99 wird sodann in dem bereits beschriebenen Vergleichsschritt 95 mit dem jeweils hinterlegten zugehörigen Sollwert, dem Sollwert „scharfes Messer“ 66 oder dem Abstandssollwert 94, verglichen. Unterschreitet in dem Vergleichsschritt 95' der Schneidschärfen-Istwert 98 den Sollwert „scharfes Messer“ 66 wird der Schleifvorgang 96 aktiviert. Überschreitet hingegen in dem Vergleichsschritt 95" der Abstandsistwert 99 den hinterlegten Abstandssollwert 94 wird die Positionsänderung 97 der Gegenschneide 11 in einer der bereits beschriebenen Weisen aktiviert.
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Während des aktivierten Schleifvorganges 96 wird der Schneidschärfen-Istwert 98 überwacht. Erreicht oder überschreitet in dem Vergleichsschritt 95''' der Schneidschärfen-Istwert 98 den Sollwert „scharfes Messer“ 66 wird der Schleifvorgang 96 deaktiviert. Das jeweilige Häckselmesser 8 gilt als scharf. Erreicht oder unterschreitet hingegen in dem Vergleichsschritt 95'''' der Abstandsistwert 99 den hinterlegten Abstandssollwert 94 wird die Positionsänderung 97 der Gegenschneide 11 in einer der bereits beschriebenen Weisen deaktiviert, da die Gegenschneide 11 ihre in der Überwachungseinrichtung 92 hinterlegte Position, den vordefinierten Schneidspalt 89, erreicht hat.
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Damit ist die Überwachungseinrichtung 92 so beschaffen, dass sie für jedes Häckselmesser 8 die Schneidschärfe 65 und/oder den Verschleißzustand 39 und/oder die Größe des Schneidspaltes 89 überwacht.
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Zugleich ist das Fahrerassistenzsystem 80 so beschaffen, dass aus den von der Überwachungseinrichtung 92 generierten Abstandsignalen B ein Radius R der Häckseltrommel 7 ermittelt wird. Aufgrund dessen, dass das Abstandssignal B den Abstand 88 der Gegenschneide 11, der Kante 87 der Gegenschneide 11, zur Hüllkurve 84, dem Abstand der Schneidkante 24 eines Häckselmessers 8 zur Gegenschneide 11, beschreibt, kann aus diesem Abstandsignal B auf eine Änderung des Radius ΔR der Häckseltrommel 7 geschlossen werden.
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Weiter ist das Fahrerassistenzsystem 80 eingerichtet, aus den von der Überwachungseinrichtung 92 generierten häckselmesser-spezifischen Signalen, etwa den Schallsignalen A und/oder den Abstandsignalen B und/oder den Informationen I bezüglich des Verschleißzustandes 39 auf die Anzahl 100 der auf einer Häckseltrommel 7 positionierten Häckselmesser 8 zu schließen. Aus der ermittelten Anzahl 100 von Häckselmessern 8 wird sodann ein Konfigurationssignal K generiert, welches in dem Fahrerassistenzsystem 80 automatisch die jeweils verwendete Häckseltrommel 7 konfiguriert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann beispielsweise aus der detektierten Änderung des Radius ΔR der Häckseltrommel 7 in einem weiteren Auswertschritt 101 auf einen gutzufuhrbedingten Verschleißzustand 102 geschlossen und Maßnahmen abgeleitet werden, eine verschleißmindernde Gutzufuhr zu bewirken. Insbesondere können die abgeleiteten Maßnahmen eine Änderung eines oder mehrerer Parameter des Erntevorsatzes 3 und/oder dieser nachgeordneten Einzugs- und Vorpresswalzen 4 zur Aufnahme und Weiterleitung von Erntegut 5 umfassen.
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Gemäß 10 ist das erfindungsgemäße Fahrerassistenzsystem 80 so beschaffen, dass es aus den von der Überwachungseinrichtung 92 generierten Information I, B zum Verschleißzustand 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 und/oder dem Abstand 88, 89 der Schneidkante 24 des jeweiligen Häckselmessers 8 zu einer Gegenschneide 11 Prognosen 103 zum Verschleißzustand 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 und/oder Prognosen 104 zum Zustand der Gegenschneide 11 generiert. Die erfindungsgemäßen Prognosen 103, 104 basieren auf der noch näher zu beschreibenden Prozesslogik L, dass der Verschleißzustand 39 der Häckselmesser 8 und der Abstand 88, 89 der Gegenschneide 11 zur Schneidkante 24 des jeweiligen Häckselmessers 8 neben der Materialqualität der Häckselmesser 8 maßgeblich von der Menge des durch die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 1 bearbeiteten Erntegutdurchsatzes 105 und die von der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 1 jeweils bearbeitet, d.h. abgeerntete, Erntefläche 106 bestimmt werden. In Analogie hierzu umfasst die noch näher zu beschreibende Prozesslogik L zudem die Erkenntnis, dass sich in Abhängigkeit vom Verschleißzustand 39 der Häckselmesser 8 und dem Abstand 88, 89 der Gegenschneide 11 zur Schneidkante 24 des jeweiligen Häckselmessers 8 die Anzahl der zu durchlaufenden Schleifzyklen 107, das Bewegen des Schleifsteins 18 entlang der durch die Schneidkanten 24 der Häckselmesser 8 gebildeten Hüllkurve 84, die dafür erforderliche Schleifzeit 108 und der Schleifzeitpunkt 109 ändern.
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In einer generellen Ausgestaltung sind die jeweiligen Prognosen 103, 104 so beschaffen, dass sie die Prognostizierung 110 der Anzahl notwendiger Schleifzyklen 107 und/oder die Prognostizierung 111 der notwendigen Schleifzeit 108 und/oder die Prognostizierung 112 des Schleifzeitpunktes 109 und/oder die Prognostizierung 113 der Restlebensdauer 123 des jeweiligen Häckselmessers 8 umfassen. Zudem kann die Prognose 104 des Zustandes der Gegenschneide 11 in einem Prognoseschritt 114 unmittelbar an die Prognostizierung 110-113 des Verschleißzustandes 39 der Häckselmesser 8 gekoppelt sein, da regelmäßig eine Einstellung des Abstandes 88, 89 der Gegenschneide 11 an die Durchführung eines Schleifvorganges 70 gekoppelt ist und Schleifvorgänge 70 regelmäßig in Abhängigkeit vom Verschleißzustand 39 der Häckselmesser 8 durchgeführt werden. Die Unterscheidung zwischen Schleifzeit 108 und Schleifzeitpunkt 109 hängt damit zusammen, dass die Zahl der Schleifzyklen 107, die technische Ausgestaltung der Messerschleifeinrichtung 17 sowie die Breite der jeweiligen Häckseltrommel 7 einen Einfluss auf die erforderliche Schleifzeit 108 haben und ein geeigneter Schleifzeitpunkt 109 dann vorliegt, wenn im Ernteprozess ein ausreichender Zeitraum verfügbar ist, während dem der Schleifvorgang 70 abgearbeitet werden kann, ohne dass der Ernteprozess behindert wird. Der Schleifzeitpunkt 109 umfasst neben der Definition „geeigneter Schleifzeitpunkt“, der Zeitpunkt der den Ernteprozess nicht stört, zudem denjenigen Zeitpunkt 109, an dem der Schleifvorgang 70 vorgenommen oder die Positionsänderung 97 der Gegenschneide 11 veranlasst werden muss, nämlich dann wenn entweder eines oder mehrere der Häckselmesser 8 stumpf sind oder der Abstand 88, 89 der Gegenschneide 11 zur Schneidkante 24 des jeweiligen Häckselmessers 8 nicht mehr dem Abstandssollwert 94 entspricht.
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Wie bereits beschrieben generiert die Überwachungseinrichtung 92 aus den Informations- und Abstandssignalen I, B, die eine Information I über den Verschleißzustand 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 und/oder den Abstand 88, 89 der Schneidkante 24 eines Häckselmessers 8 zu einer Gegenschneide 11 enthalten einen Schneidschärfe-Istwert 98 und einen Abstandsistwert 99 der Gegenschneide 11.
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Bei Prognostizierung 110 der Anzahl der notwendigen Schleifzyklen 107 wird nun der Schneidschärfe-Istwert 98 mit dem Sollwert „scharfes Messer“ 66 verglichen und aus der Differenz mittels einer Kennlinie 115 eine Anzahl Schleifzyklen 107 prognostiziert, wobei vorzugsweise ein linear ansteigender Zusammenhang zwischen Schneidschärfe 65 und Anzahl Schleifzyklen 107 angenommen wird. In Analogie hierzu wird bei Prognostizierung 110 der Anzahl der notwendigen Schleifzyklen 107 der Abstandsistwert 99, welcher wie bereits beschrieben ein Maß für die Balligkeit der Häckseltrommel 7 bildet, mit dem Abstandssollwert 94 verglichen und aus der Differenz wird mittels einer Kennlinie 116 eine Anzahl an Schleifzyklen 107 bestimmt, wobei vorzugsweise ein linear ansteigender Zusammenhang zwischen zunehmender Balligkeit 117 und Anzahl Schleifzyklen 107 angenommen wird. Ausgehend von der prognostizierten Anzahl an Schleifzyklen 107 kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass das Fahrerassistenzsystem 80 in weiteren Analyseschritten 118, 119 eine Prognostizierung 111 der erforderlichen Schleifzeit 108 und/oder eine Prognostizierung eines geeigneten Schleifzeitpunktes 109 vornimmt.
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Ein geeigneter Schleifzeitpunkt 109 liegt, wie bereits beschrieben, dann vor, wenn entweder der durchzuführend Schleifvorgang 70 oder die durchzuführende Positionsänderung 97 der Gegenschneide 11 den Ernteprozess nicht stört oder die Häckselmesser 8 stumpf sind oder der Abstand 88, 89 der Gegenschneide 11 zur Schneidkante 24 der Häckselmesser 8 nicht mehr dem Abstandsollwert 94 entspricht. Für den Fall der stumpfen Häckselmesser 8 ist das Fahrerassistenzsystem 80 gemäß 10 zunächst so ausgestaltet, dass der von der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 1 bearbeitete Erntegutdurchsatz 105 und/oder die bearbeitete Erntefläche 106 in an sich bekannter und daher nicht näher beschriebenen Weise ermittelt werden und in Abhängigkeit von dem ermittelten Erntegutdurchsatz 105 und/oder der ermittelten Erntefläche 106 eine noch näher zu beschreibende Prognose 120 zum Verschleißzustand 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 generiert wird. Dabei wird zunächst in Abhängigkeit von dem ermittelten Erntegutdurchsatz 105 und/oder der ermittelten Erntefläche 106 der Schneidschärfe-Istwert 98 mit einem Sollwert „stumpfes Messer“ 63 verglichen und aus der Differenz wird mittels einer Kennlinie 121 ein Verschleißzustand 39 des jeweiligen Häckselmessers 8 bestimmt, wobei vorzugsweise ein linear Zusammenhang zwischen abnehmender Schneidschärfe 65 und zunehmendem Erntegutdurchsatz und/oder zunehmender Erntefläche in der Weise angenommen wird, dass die Schneidschärfe 65 mit zunehmendem Erntegutdurchsatz 105 oder mit zunehmender Erntefläche 106 abnimmt.
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Für den Fall der durchzuführende Positionsänderung 97 der Gegenschneide 11 ist das Fahrerassistenzsystem 80 gemäß 10 zunächst so ausgestaltet, dass der von der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 1 bearbeitete Erntegutdurchsatz 105 und/oder die bearbeitete Erntefläche 106 in an sich bekannter und daher nicht näher beschriebenen Weise ermittelt werden und in Abhängigkeit von dem ermittelten Erntegutdurchsatz 105 und/oder der ermittelten Erntefläche 106 die hierfür noch näher zu beschreibende Prognose 120 zur Balligkeit 117 der Häckseltrommel 7 generiert wird. Dabei wird zunächst in Abhängigkeit von dem ermittelten Erntegutdurchsatz 105 und/oder der ermittelten Erntefläche 106 der Abstandsistwert 99 mit dem Abstandssollwert 94 verglichen und aus der Differenz mittels einer Kennlinie 122 eine Balligkeit 117 der Häckseltrommel 7 bestimmt wird, wobei vorzugsweise ein linearer Zusammenhang zwischen zunehmender Balligkeit 117 und zunehmendem Erntegutdurchsatz 105 und/oder zunehmender Erntefläche 106 angenommen wird.
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Weiter kann in einer Ausgestaltung der Erfindung die Prognostizierung 113 der Restlebensdauer 123 eines Häckselmessers 8 in der Weise erfolgen, dass das Fahrerassistenzsystem 80, vorzugsweise die dem Fahrerassistenzsystem 80 zugeordnete Überwachungseinrichtung 92 die durchgeführte Anzahl der Schleifzyklen 107 aufsummiert und/oder die nutzbare Länge des beschriebenen Messerrückens 56 überwacht und basierend zumindest auf diesen Parametern eine Restlebensdauer der Häckselmesser 8 prognostiziert.
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Die prognostizierten Parameter Anzahl Schleifzyklen 107, Schleifzeit 108, Schleifzeitpunkt 109 und die Restlebensdauer 123 können sodann im einfachsten Fall in dem bereits beschriebenen Display 69 visualisiert werden, sodass der Bediener 68 sie einsehen und gegebenenfalls die Aktivierung/Deaktivierung des Schleifvorgangs 70 oder der Positionsänderung 97 der Gegenschneide 11 selbst auslösen kann, falls nicht gewünscht ist, dass das Fahrerassistenzsystem 80 dies automatisch vornimmt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- landwirtschaftliche Arbeitsmaschine
- 2
- Feldhäcksler
- 3
- Erntevorsatz
- 4
- Einzugs- und Vorpresswalzen
- 5
- Erntegutstrom
- 6
- Häckseleinrichtung
- 7
- Häckseltrommel
- 8
- Häckselmesser
- 9
- Häckselmesseranordnung a... b
- 10
- Einzugsbereich
- 11
- Gegenschneide
- 12
- Cracker
- 13
- Nachzerkleinerungseinrichtung
- 14
- Nachbeschleunigungseinrichtung
- 15
- Auswurfkrümmer
- 16
- Auswurfkrümmerklappe
- 17
- Messerschleifeinrichtung
- 18
- Schleifstein
- 19
-
- 20
- Drehachse Häckseltrommel
- 21
- Trommelboden
- 22
- Trommelrückwand
- 23
- Sensoranordnung a...b
- 24
- Schneidkante
- 25
- Induktionssensor
- 26
- magnetische Erregeranordnung
- 27
- Polanordnung
- 28
- Erfassungsanordnung
- 29
- Flussleiteinrichtung
- 30
- magnetischer Pol
- 31
- Polfläche
- 32
- Luftspaltanordnung
- 63
- stumpfes Messer
- 64
- Analyseschritt
- 65
- Schneidschärfe
- 33
- Luftspalt
- 34
- Magnetkreis
- 35
- Messanordnung
- 36
- Auswerteinheit
- 37
- magnetische Messgröße
- 38
- Sollwert induzierte Spannung
- 38a.e
- induzierte Spannung
- 39
- Verschleißzustand
- 40
- Drehrichtung
- 41
- Frequenzanalyse
- 42
- Frequenzanteil
- 43
- Schwingungsdauer/Phase
- 44
- Amplitude
- 45
- Grundschwingung
- 46
- überlagernde Schwingung
- 47
- Fourier-Analyse
- 48
- Zeitbereich
- 49
- Spannungssignal a...e
- 50
- Oberschwingung
- 51
- erster Bereich
- 52
- Rundheit der Messerspitze
- 53
- weiterer Bereich
- 54
- Schleifflächenlänge
- 55
- dritter Bereich
- 56
- Messerrücken
- 57
- Winkelstellung
- 58
- erster Analyseschritt
- 59
- weiterer Analyseschritt
- 60
- Frequenzanalyse
- 61
- Amplitude
- 62
- scharfes Messer
- 101
- Auswertschritt
- 102
- Verschleißzustand
- 103
- Prognose
- 66
- Sollwert „scharfes Messer“
- 67
- Schleifsignal
- 68
- Bediener
- 69
- Display
- 70
- Schleifvorgang
- 71
- Steuereinrichtung
- 72
- Bewertungskriterium a..e
- 73
- Sollwert
- 80
- Fahrerassistenzsystem
- 81
- Schlitten
- 82
- Stellzylinder
- 83
- Arbeitsstellung
- 84
- Hüllkurve
- 85
- Schwenkmechanismus
- 86
- Lagerung
- 87
- Kante
- 88
- Abstand
- 89
- Schneidspalt
- 90
- Stellmotor
- 91
- Klopfsensor
- 92
- Überwachungseinrichtung
- 93
- Modul
- 94
- Abstandssollwert
- 95
- Vergleichsschritt
- 96
- Messerschleifvorgang
- 97
- Positionsänderung
- 98
- Schneidschärfe-Istwert
- 99
- Abstandsistwert
- 100
- Anzahl Häckselmesser
- 104
- Prognose
- 105
- Erntegutdurchsatz
- 106
- Erntefläche
- 107
- Schleifzyklus
- 108
- Schleifzeit
- 109
- Schleifzeitpunkt
- 110
- Prognostizierung
- 111
- Prognostizierung
- 112
- Prognostizierung
- 113
- Prognostizierung
- 114
- Prognoseschritt
- 115
- Kennlinie
- 116
- Kennlinie
- 117
- Balligkeit
- 118
- Analyseschritt
- 119
- Analyseschritt
- 120
- Prognose
- 121
- Kennlinie
- 122
- Kennlinie
- 123
- Restlebensdauer
- L1.. L4
- Abschnitte
- A
- Schallsignal
- B
- Abstandssignal
- C
- Stellsignal
- D
- Messerschleifsignal
- I
- Information Verschleißzustand
- R
- Radius
- □R
- Änderung Radius
- K
- Konfigurationssignal
- L
- Prozesslogik
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017103537 [0002]
- EP 1522214 [0003]
- DE 102018106915 [0005]
- DE 102017103537 A1 [0032]
- EP 2764767 [0050]
