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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rübenvermessungsvorrichtung und Rübenrodeschartiefen-Steuerungsvorrichtung sowie Verfahren zum Rübenvermessen und Steuern der Rübenrodeschartiefe.
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Aus dem Deutschen Gebrauchsmuster
DE 20 2015 009 636 U1 ist eine Maschine zum Ernten von Wurzeln, die in Reihen in die Erde gepflanzt sind, wie Rüben bekannt, der über ein Horizontales Messer zum Abtrennen der Köpfe von Rüben verfügt das mechanisch in der Höhe geführt einen oberen Teil abtrennt. Das Dokument
DE 20 2015 009 636 U1 lehrt dabei die Schnitthöhe durch eine gemessene Auslenkung des Messers zu ermitteln, und eine Höhe in der eine Ernteeinheit geführt wird an die Schnitthöhe anzupassen.
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Es ist wünschenswert, einerseits eine Rodeschar eines Rübenroders tief genug zu führen, um ein sicheres Extrahieren bzw. Roden einer Rübe aus einem Feld ohne Beschädigung der Rübe sicherzustellen. Es ist jedoch ebenfalls wünschenswert, die Rodeschar in einer möglichst geringen Tiefe durch das Erdreich zu führen, um den Energieverbrauch beim Roden zu verringern, und möglichst wenig Erde mit den Rüben aufzunehmen, die die Reinigungsaggregate unnötig belasten. Weiterhin ist es wünschenswert den Boden möglichst wenig umzuschichten, damit vorhandene Bodenorganismen möglichst wenig beeinträchtigt werden.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rübenvermessungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren zum Vermessen von Wurzeln mit den Merkmalen des Anspruchs 14. Bevorzugte Ausführungen der Vorrichtung und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rübenvermessungsvorrichtung, die es gestattet, eine Größe einer Rübe im Boden abzuschätzen, um später eine entsprechende Rübenrodeschar so verstellen zu können, dass möglichst wenig Erdreich beim Rübenroden durchpflügt werden muss ohne die Rübe zu beschädigen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Rübenvermessungsvorrichtung zum Vermessen von Wurzeln bereitgestellt, die in Erde gepflanzt und in Reihen ausgerichtet sind. Die Rübenvermessungsvorrichtung ist für eine Rübenrodevorrichtung bestimmt und umfasst mindestens einen Abstandssensor, und eine Auswerteschaltung. Die Auswerteschaltung ist mit dem mindestens einen Abstandssensor verbunden. Der Abstandssensor ist eingerichtet einen Abstand des Sensors gegenüber einem Erdreich, einer Rübe oder Teilen einer Rübe zu messen, und ein entsprechendes Abstandssignal an die Auswerteschaltung auszugeben. Die Auswerteschaltung ist eingerichtet, das jeweilige Abstandssignal des mindestens einen Abstandssensors auszuwerten, um eine Abmessung, insbesondere eine Größe einer Rübe und/oder eine Höhe einer Rübe gegenüber einem umgebenden Erdreich zu bestimmen. Dabei weist ein Durchmesser einer Rübe oder ein Menge an verdrängtem Erdreich auf die Abmessung bzw. Größe der Rübe hin, was bestimmt wie tief eine Rodeschar zu führen ist, sofern man annimmt, dass alle Rüben gleich hoch stehen. Die Höhe der Rübe weist darauf hin wie tief eine Rodeschar geführt werden muss, um im Wesentlichen gleich große Rüben zu roden. Bei einer Auswertung sowohl der Größe als auch der Höhe der Rübe ist es möglich auch verschieden hoch bzw. tief stehende Rüben unterschiedlicher Größe optimal zu roden.
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Hierbei bewertet die Auswerteschaltung ein Signal mit dem größten Abstand als ein Erdreich und ein von Rauschen befreites Signal, das eine gewisse Höhe und Form in einem erwarteten Bereich aufweist, als ein Signal, das einer Rübe zuzurechnen ist.
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Bei der Rübenvermessungsvorrichtung ist der mindestens eine Abstandssensor als ein berührungsloser Abstandsensor ausgeführt. Berührungslose Abstandssensoren weisen den Vorteil auf, dass keine Gefahr besteht die Rübe beim Roden zu beschädigen oder zu lockern bzw. zu verschieben. Bei berührungslosen Abstandssensoren besteht jedoch eine Gefahr, dass eine Sensorfläche des Abstandssensors verschmutzt wird, und dadurch die Messung beeinträchtigt wird.
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Früher waren das Zinkenschar und das Plattenschar gebräuchliche Bauarten von Rodescharen. Heute werden die Zuckerrüben wahlweise durch Polderschare oder Radrodeschare aus dem Boden gehoben. Polderschare, auch Rüttel- oder Flügelschare genannt, sind paarweise angeordnete flügelförmige Platten. Diese werden gleichzeitig oder phasenversetzt auf und ab bewegt. Radrodeschare, manchmal Oppelräder genannt, sind V-förmig paarig angeordnete Räder, wobei mindestens eins davon angetrieben ist. Bei der Drehbewegung wird die Zuckerrübe eingeklemmt und herausgezogen. Anstelle des zweiten Rades kann auch ein starres Schar verwendet.
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Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Rübenvermessungsvorrichtung umfasst der mindestens eine Abstandssensor mindestens einen Ultraschallsensor, einen Laser-Sensor, einen Radar-Sensor, einen Lidar-Sensor und/oder ein Vision-System. Der jeweilige Abstandssensor kann auch eine Kombination dieser Sensoren umfassen, um je nach vorhandenen Umweltbedingungen immer zumindest ein Abstandssignal erhalten zu können, das hinreichend aussagekräftig ist, um eine Bestimmung einer Rübengröße und/oder Rübenhöhe zu ermöglichen.
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Bei einer weiteren anderen Ausführungsform der Rübenvermessungsvorrichtung ist der mindestens eine Abstandssensor jeweils in der Mitte einer Reihe und/oder links und rechts einer Reihe angeordnet. Eine mittige Positionierung des Abstandssensors jeweils in der Mitte einer Reihe entspricht dabei einer Positionierung gegenüber einer Mitte der Rodeschar, die beim Roden mit der Mitte einer jeweiligen Reihe von Rüben angeordnet wird. Die Mitte der Rodeschar wird in Fahrtrichtung bzw. in Roderichtung eines Rübenroders verlängert und bestimmt damit die Lage des mittig positionierten Abstandssensors an einer Einrichtung einer Rübenrodevorrichtung. Eine mittige Anordnung des Abstandssensors dient dazu eine Höhe einer Rübe zu ermitteln oder in Kombination mit einer Fahrgeschwindigkeit und Abstandssignalflanken einen Durchmesser einer Rübe zu bestimmen.
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Sofern zwei Abstandssensoren eingesetzt werden, die jeweils einen linken und rechten Rand einer Rübe vermessen kann ein Durchmesser einer Rübe senkrecht zu einer Roderichtung bestimmt werden, sofern beide Abstandsignale der Abstandssensoren links und rechts der Mitte der Reihe gleichzeitig ausgewertet werden. Eine Anordnung links und rechts einer Mitte weist den zusätzlichen Vorteil auf, dass insbesondere nach einem Schlegeln der Blätter der Rübe, die Rübe schräg unter den verbleibenden Blattresten bzw. Blattansätzen bzw. Blattstielen gemessen werden kann. Es ist ebenfalls möglich zwischen verbleibenden Blattstielen die Rübe zu vermessen, sofern es gelingt die hochfrequenten Anteile des Abstandssignals herauszufiltern. Dies ist mit entsprechenden Tiefpassfiltern und mit Signalverarbeitung möglich.
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Bei zwei seitlich links und rechts angeordneten Abstandssensoren pro Rübenreihe kann ebenfalls ermittelt werden, ob sich die Rübe direkt in der Mitte der Rübenreihe befindet, oder die Rübe eher nach links oder rechts versetzt ist. Eine versetzte Rübe muss dabei unabhängig von deren Größe mit einer tiefer eingestellten Rodeschar gerodet werden, um zu verhindern dass die Vorderkante der Rodeschar die Rübe trifft und beschädigt.
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Bei einer zusätzlichen Ausführung der Rübenvermessungsvorrichtung ist jeweils ein Abstandssensor seitlich pro Reihe angeordnet. Hier kann ein Sensor, der entweder nur den Rand einer Rübe abtastet, die Form der Rübe besser erfassen. Bevorzugt ist der Sensor schräg gegenüber einer senkrechten Richtung ausgerichtet. Ein schräg ausgerichteter Sensor kann so angeordnet werden, dass dieser bevorzugt die Rübe aus einer Richtung erfasst in der Rest-Blattstängel erwartet werden. Dabei wird das Abtastsignal des Sensors pro Blattstiel lediglich ein Signal ausgeben, das einem Querschnitt eines Blattstiels entspricht, somit spitzer und kürzer ist und besser aus dem Signal herausgefiltert werden kann. Es kann auch vorgesehen sein, den Sensor aus den gleichen Gründen entgegen der Fahrtrichtung auszurichten.
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Es ist ebenfalls vorgesehen, Sensorflächen der Abstandssensoren in periodischen Abständen mit Hilfe von Druckluft zu reinigen. Dazu kann der Roder mit entsprechenden Druckluftdüsen, einer Druckluftquelle und einer entsprechenden Druckluftsteuerung versehen sein. Die Druckluftsteuerung kann periodisch arbeiten, oder von der Auswerteschaltung angesteuert werden, um die Sensorflächen dann zu reinigen wenn eine Verschmutzung beginnt, die Messwerte zu beeinträchtigen.
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Bei einer zusätzlichen Ausführungsform der Rübenvermessungsvorrichtung umfasst die Auswerteschaltung weiter einen Eingang für ein Geschwindigkeitssignal einer Landwirtschaftsmaschine. Hier ist die Auswerteschaltung eingerichtet, die Größe der Rübe und/oder die Höhe der Rübe gegenüber dem umgebenden Erdreich in Abhängigkeit des Geschwindigkeitssignals zu bestimmen. Die Geschwindigkeit einer landwirtschaftlichen Maschine an der die Rübenvermessungsvorrichtung betrieben wird, bestimmt die Frequenzverteilung für die verschiedenen Teile einer Rübe und eines Erdreichs, die durch den Abstandssensor erfasst werden. Dadurch kann auch die Filterung des Abstandssignals an das erwartete Spektrum angepasst werden. Je nach vorliegender Geschwindigkeit können sich die Frequenzen, die eine Rübe oder beispielweise die Blattreste auf einer Rübe erzeugen, um einen Faktor von mindestens 5 unterscheiden, je nachdem ob mit 3 oder max. 15km/h gerodet wird. Sollten sich die Rodegeschwindigkeiten noch weiter erhöhen lassen, sinkt diese Zeit noch weiter ab. Um bei allen Geschwindigkeiten insbesondere den richtigen hochfrequenten Teil herausfiltern zu können ist es notwendig auch den Frequenzgang des Filters an die aktuelle Geschwindigkeit anzupassen.
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Bei einer weiteren Ausführung der Rübenvermessungsvorrichtung umfasst die Auswerteschaltung weiter einen Ausgang um ein Rübengrößensignal und/oder ein Rübenhöhensignal und/oder ein Schartiefensignal zur Ansteuerung einer Schartiefensteuerung auszugeben. Es ist ebenfalls möglich die Daten der vermessenen Rüben nicht direkt beim Roden zu verwenden sondern um eine Statistik über eine Rübengrößenverteilung auf einem Feld nach einem Rodevorgang anzugeben. Es ist also kein direkter Ausgang für eine Schartiefenverstellung notwendig, sondern die Rübenvermessungsvorrichtung kann auch lediglich dafür verwendet werden, den Rodevorgang nach einem Roden auszuwerten. Ebenso kann durch die Rübenvermessungsvorrichtung die Anzahl der auf dem Feld gerodeten Zuckerrüben mit relativ hoher Genauigkeit bestimmt werden.
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Es ist möglich Informationen über die Rübengröße und Rübenhöhe gegenüber dem umgebenden Erdreich einem Rodefahrzeugführer lediglich anzuzeigen.
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Es ist bevorzugt die ermittelten Informationen über die Rübengröße und Rübenhöhe gegenüber dem umgebenden Erdreich direkt dazu zu verwenden, eine Rodeschartiefe an einem Rodefahrzeug automatisch anzupassen.
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In einer weiteren Ausführungsform der Rübenvermessungsvorrichtung umfasst die Auswerteschaltung weiter eine Signalverarbeitungsstufe des Abstandssignals, um das Abstandssignal zu verarbeiten. Die Signalverarbeitungsstufe dient dabei dazu Messfehler und Messartefakte durch Verschmutzung oder fliegende Teile aus dem jeweiligen Abstandssignal herauszufiltern.
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In einer weiteren Ausführungsform der Rübenvermessungsvorrichtung umfasst die Signalverarbeitungsstufe einen Tiefpassfilter. Der Tiefpassfilter kann als Schwingkreis oder abstimmbarer Schwingkreis in einer „Sperrkreisschaltung“ ausgeführt werden. Es ist jedoch bevorzugt die Filterung digital durchzuführen, und beispielsweise einen Fourierfilter zu verwenden. Dabei wird das Abstandssignal oder werden die Abstandssignale jeweils in den Frequenzraum transformiert, und Frequenzen herausgefiltert, die oberhalb eines erwarteten Rübensignals liegen. So kann man einfach Abstandssignale von fliegenden Steinen, Blattstückchen oder Stielresten aus dem Abstandssignal herausfiltern.
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Eine sehr gute Verdeutlichung der Möglichkeiten einer Fourier-Filterung ist auf der folgenden Internetsite gegeben:
- https://www.physi.uni-heidelberg.de/Einrichtungen/AP/python/FFT_lena.html
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Hier ist besonders hervorzuheben, dass die Filterparameter ohne weiteres an eine aktuelle Rodegeschwindigkeit angepasst werden können, indem die Grenzfrequenzen der Filterung beispielsweise eines Gaussfilters entsprechend angehoben oder verringert werden.
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Bei einer Ausführungsform der Rübenvermessungsvorrichtung ist der mindestens eine Sensor nach einem Schlegler einer Rübenrodeeinrichtung angeordnet. Hier ist ein Großteil der Blätter bereits von der Rübe entfernt worden, und zumindest Teile der Rübe können durch die Abstandssensoren vermessen werden. Hier besteht lediglich eine Notwendigkeit die Sensoren gegenüber Pflanzensaftresten zu schützen, um ein Verschmutzen der Sensoren durch klebrigen Rübensaft zu verhindern, was durch eine Absaugung oder ein Abblasen des Sensors im Bereich des Schleglers möglich ist. Es ist möglich, den oder die Sensoren pro Reihe innerhalb des Schleglergehäuses oder auch außen am Schleglergehäuse anzubringen. Bei einer Anordnung des mindestens einen Sensors innerhalb des Schleglergehäuses sollten Einrichtungen vorgesehen sein, die ein Verschmutzen verhindern oder ein Reinigen der Sensoren ermöglichen. Bei einer Anordnung des mindestens einen Sensors außen an einem Gehäuse des Schleglers kann eventuell auf Einrichtungen zum Reinigen der Sensoren verzichtet werden.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Rübenvermessungsvorrichtung ist der mindestens eine Sensor vor einem Messer eines Nachköpfers einer Rübenrodeeinrichtung angeordnet. Hier wird eine Höhe einer Rübe bestimmt bevor ein Kopf der Rübe abgetrennt wird, sofern eine Nachköpfvorrichtung überhaupt vorhanden ist. Da der Sensor die Rübe vor einem Nachköpfvorgang vermisst, können Messfehler aufgrund eines unsauberen Schnitts beim Nachköpfen oder bei einer Fehlfunktion des Nachköpfers vermieden werden.
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Es ist ebenfalls möglich die Sensoren an sogenannten Entblätterern einzusetzen. Entblätterer entfernen die Blätter von Rüben ohne den Einsatz von Eisenklingen. Entblätterer werden ohne Nachköpfeinrichtung eingesetzt. Bei Entblätterern wird hinter der Schleglerwelle eine zweite Welle mit Gummi- oder Kunststoffschlegeln angeordnet. Mit der ersten Welle werden die Blätter der Rüben höher abgeschnitten als bei der Verwendung eines Köpfers. Die Gummi- oder Kunststoffschlegel der zweiten Welle „radieren“ die Blätter von dem Rübenkopf, ohne diesen wesentlich zu beschädigen.
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Es ist möglich, den oder die Sensoren pro Reihe innerhalb des Entblätterers bzw. des Entblätterergehäuses oder auch außen am Entblätterergehäuse zu befestigen. Bei einer Anordnung des mindestens einen Sensors innerhalb des Entblätterergehäuses sollten Einrichtungen vorgesehen sein, die ein Verschmutzen verhindern oder ein Reinigen der Sensoren von Blattresten und dem zuckerhaltigen Pflanzensaft ermöglichen. Bei einer Anordnung des mindestens einen Sensors außen an einem Gehäuse des Entblätterers kann eventuell auf Einrichtungen zum Reinigen der Sensoren verzichtet werden.
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Bei einer zusätzlichen beispielhaften Ausführungsform der Rübenvermessungsvorrichtung ist der mindestens eine Sensor vor einem Schlegler einer Rübenrodeeinrichtung angeordnet. Hier bieten sich Mess-Systeme an, die ein Blattwerk einer Rübe durchdringen können, oder in der Lage sind aus der Form und Dichte des Blattwerks Rückschlüsse auf eine Größe der Rübe zu ziehen.
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Bei einer zusätzlichen Ausführungsform der Rübenvermessungsvorrichtung bildet die Auswerteschaltung einen Teil einer Steuerungseinrichtung einer landwirtschaftlichen Maschine, die bevorzugt ein Rübenroder ist. Bei dieser Ausführung ist die Auswerteschaltung in einer Maschinensteuerung bzw. einem Maschinensteuerungscomputer einer landwirtschaftlichen Maschine integriert.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Rübenrodemaschine bereitgestellt, die eine der vorstehend beschriebenen Ausführungen einer Rübenvermessungsvorrichtung umfasst. Die Rübenrodemaschine umfasst weiter eine Rübenrodeschar sowie eine Höhensteuerung der Rübenrodeschar. Die Auswerteschaltung ist dabei mit der Höhensteuerung der Rübenrodeschar verbunden und steuert die Höhe bzw. die Tiefe der Rodeschar gegenüber einer Oberfläche eines Erdreichs. Hier wird eine Rodemaschine bereitgestellt, die neben dem Abstandssignal auch weitere Parameter wie die aktuelle Schleglerhöhe, die Höhe des Erdreichs selber, die Höhe der Rübenaufnahme, die Höhe von Führungsrädern und der gleichen zur Einstellung der Schartiefe nutzen kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Vermessen von Rüben, die in die Erde gepflanzt sind und in Reihen ausgerichtet sind bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Vermessen eines Abstandes eines Erdreichs, eines Erdreichs in der Nähe einer Rübe, einer Rübe und/oder Teilen einer Rübe zu jeweils mindestens einem berührungslosen Abstandssensor, während sich der mindestens eine Abstandssensor entlang der Reihe bewegt, was bei einem Rodevorgang passiert.
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Der mindestens eine Abstandssensor gibt jeweils ein Abstandssignal aus, das an einer Auswerteschaltung empfangen wird. Die Größe einer bzw. jeder Rübe in der Reihe und/oder eine Höhe einer bzw. jeder Rübe (bzw. eines oberen Teils der Wurzel) gegenüber einem umgebenden Erdreich wird durch die Auswertung des mindestens einen Abstandssignals in der Auswerteschaltung ermittelt oder zumindest abgeschätzt. Hier wird ein Abstandssensor eingesetzt um die Lage und Größe einer zu rodenden Rübe zu bestimmen, um den Rodevorgang optimieren zu können. Dabei können berührungslose Abstandssensoren eingesetzt werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ein Tiefpass und/oder ein Fourierfilter eingesetzt, um das mindestens eine Abstandssignal zu verarbeiten. Durch das Verwenden einer schnellen Fourier-Transformation (bzw. fast Fourier transform FFT) ist bzw. kann ein effizienter Algorithmus zur Berechnung der diskreten Fourier-Transformation (DFT) verwendet werden, der wiederum nach einer Filterung dazu verwendet werden kann, insbesondere hohe Frequenzanteile in einem Digitalsignal herauszufiltern. Die hohen Frequenzanteile werden hier durch Blattstiele, eine Bodenfeinstruktur oder eine Rübenfeinstruktur erzeugt. Die hochfrequenten Anteile stören dabei die Auswertung des Abstandssignals und die Ableitung einer Größe und Lage bzw. Position einer Rübe bzw. Rübenfrucht. Dies ermöglicht quasi alle kleinteiligen Strukturen aus einem Abstands- bzw. Abtastsignal zu eliminieren, wodurch ein Abstandssignal mit weniger Schwankungen entsteht, das die zu messenden Parameter wiedergibt und besser ausgewertet werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dies weiter ein Ermitteln mindestens eines Abstandswerts zwischen der Rübe und dem umgebenden Erdreich und/oder Ermitteln mindestens eines Durchmessers der Rübe (senkrecht zu einer Roderichtung) aus zwei benachbarten Abstandssignalen zweier benachbarter Abstandssensoren. Hier wird die Rübe entweder von oben vermessen, wobei ein jeweils höchster Wert einer Spitze einer Rübe entspricht und ein niedriger Wert einem Erdreich zwischen zwei Rüben einer Reihe entspricht. Aus diesem Unterschied kann eine Höhe der Rübe gegenüber einem umgebenden Erdreich ermittelt werden. Wird das Höhensignal, bzw. Abstandssignal zu dem Sensor ausgewertet, so kann aus einer Form des Signals und des umgebenden Erdreichs ermittelt werden welcher Teil des Signals einer Rübe zuzuordnen ist. Sobald klar ist, welche Teile des Signals dem umgebenden Erdreich und welche Teile des Signals der Rübe zuzuordnen ist lässt sich die Höhe und die Größe der Rübe leicht aus dem Signal ableiten.
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Gemäß einer weiteren Ausführung des Verfahrens umfasst dies weiter ein Empfangen eines Geschwindigkeitssignals von einem Rübenroder sowie ein Steuern der Signalverarbeitung entsprechend dem empfangenen Geschwindigkeitssignal. Hierbei wird die Rodeschar entsprechend der ermittelten Rübengröße und Rübenlage gesteuert um einen möglichst geringen Widerstand im Erdreich zu erzeugen ohne dabei die Rübe einer Gefahr einer Beschädigung auszusetzen.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform des Verfahrens umfasst dies weiter ein Empfangen von Positionssignalen verschiedener Teile des Rübenroders und ein Steuern der Signalverarbeitung entsprechend der empfangenen Positionssignale. Hierbei kann insbesondere eine Position der Abstandssensoren gegenüber allen anderen Teilen eines Rübenroders wie einem Schlegler, einer Höhe eines Nachköpfers, einer Höhe von Tasträdern nahe der Rodeschar und einer Höhe des Rübensammlers über der Erde ermittelt werden. Durch diese Information bzw. Signal können insbesondere Ungleichmäßigkeiten in der Erde des Felds sowohl in Fahrtrichtung also Querrillen als auch Ungleichmäßigkeiten in der Erde des Felds sowohl quer zur Fahrtrichtung als auch Längsrillen erfasst werden. Es ist so möglich bei einem lokal konvex oder konkav ausgebildeten Feld eine Schleglerhöhe so anzupassen, dass keine Rübe zu tief geschlegelt wird. Das Schlegeln dient einem groben Entfernen der Blätter bevor die Rübe mit Hilfe weiterer Vorrichtungen von einem Blattansatz befreit wird, um lagerfähig zu sein. Die Steuerung der Ausrichtung des Schleglers, des Nachköpfers und der Rodeschare sowie der Höhe der Rübenaufnahme bestimmt insgesamt die Qualität der geernteten Rüben. Gerade bei nicht geraden Feldprofilen ergibt eine Höhensteuerung der Scharen eine größere Energieersparnis und Mehrleistung der Erntemaschine, da hier die Scharen direkt an das Ackerprofil angepasst werden können und dadurch weniger Erde aufgenommen wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst dies weiter ein Ausgeben eines Wertes, der die Größe einer Rübe und/oder die Höhe einer Rübe gegenüber einem umgebenden Erdreich beschreibt bzw. enthält. Es ist ebenfalls möglich, dass das Verfahren ein Ermitteln mindestens eines Rodeschartiefensignals aus der ermittelten Größe der Rübe und/oder der ermittelten Höhe einer Rübe gegenüber einem umgebenden Erdreich umfasst wobei dieses ermittelte Rodeschartiefensignal an eine Rodeschartiefensteuerung eines Rübenroders ausgegeben wird. Es ist möglich, alleine aus dem Unterschied des Abstandssignals zwischen einem Boden und einer Rübe die Höhe einer Rübe in dem Boden bzw. dem umgebenden Erdreich und sogar die Größe bzw. den Durchmesser der Rübe im Boden zu ermitteln, daraus ein Signal zur Rodeschartiefensteuerung zu erzeugen wobei ein mehrfaches Filtern eine Signalauswertung bezüglich Höhe und Signalform wie auch ein Umrechnen der Signalform in einer Rübenabmessung erfordert. Weiterhin ist es notwendig aus den ermittelten Daten der Größe und/oder der Position der Rübe die entsprechenden Parameter abzuleiten die zur Steuerung der Rodeschartiefe notwendig sind.
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von beispielhaften schematischen Figuren beschrieben, um die Erfindung zu erläutern.
- 1 zeigt einen Versuchsaufbau bei dem ein Abstandssensor entlang einer Reihe von Rübenmodellen mit Modell-Blattresten geführt werden kann.
- 2 zeigt das Abstandssignal eines solchen Versuchsaufbaus, bei dem die Form der Modellrüben mit einem starken Rauschsignal überlagert ist.
- 3 zeigt eine mögliche Anordnung zweier Abstandssensoren in einer CAD-Darstellung.
- 4 stellt schematisch die üblichen Teile einer Rodeeinheit einer Rübenrodemaschine dar, wobei an den Stellen A, B, C, D und E jeweils Abstandssensoren angebracht werden können.
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1 zeigt ein Modellfeld mit Modellrüben 12, die mit Modell-Blattresten 14 versehen sind. Zwischen den Modellrüben 12 ist ein Granulat als Erdsimulation angeordnet.
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An einem Arm ist ein Abstandssensor 2 befestigt, der parallel zu der Reihe Modellrüben 12 über das Modellfeld bewegt werden kann. Bei dieser Bewegung erfasst der Sensor 2 abwechselnd einen Abstand zu dem Granulat das die Erde darstellen soll, und eine Form der Rübe, wobei dieses Signal durch das Signal der Modell-Blattreste 14 überlagert ist.
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2 zeigt ein Abstandssignal wie es der Abstandssensor aus 1 in einem Versuch ausgegeben hat. Das Signal umfasst dabei im ungefilterten Zustand einen starken kurzwelligen Rauschanteil der durch die graue Linie mit dem Bezugszeichen 24 dargestellt ist. Nach dem Filtern bleibt die in schwarz durchgezogene Linie 22 übrig, die im Wesentlichen den Verlauf der Erde und der Modellrüben seitlich versetzt zu einer Mitte der Reihe darstellt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass kein Blattrest, der in Roderichtung ausgerichtet ist, die gesamte darunterliegende Rübe abdeckt und so eine Messung unmöglich macht.
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3 zeigt eine CAD-Ansicht eines Teils eines Rübenroders in einer unteren Teilansicht. Im Hintergrund ist ein sogenannter Nachköpfer 18 dargestellt, der über eine Parallelogrammführung hinter einem Schlegler die letzten Reste des Blattansatzes der Rüben 10 entfernt. Im Vordergrund sind die Rüben 10 in einer Ansicht von unten zu sehen, wobei das Erdreich nicht dargestellt ist. Die Roderichtung ist hier von links unten nach rechts oben. Der Schlegler befindet sich oben außerhalb des oberen Bildrandes. Die Zylinder 2 stellen Abstandssensoren dar, die von oben auf die geschlegelten bzw. entblätterten Rüben gerichtet sind.
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Die Sensoren sind gegenüber einer senkrechten Richtung geneigt, um die Rüben leicht seitlich zu erfassen. Die leichte Schrägstellung gestattet es leichter eine seitliche Position der Rüben 10 zu bestimmen. In 3 sind die Sensoren jeweils paarweise pro Rübe angebracht, wobei jeweils nur ein Rand der Rübe erfasst wird. Durch den bekannten Abstand der Abtastung kann ein Durchmesser und eine Höhe der Rübe einfach ermittelt werden. Durch Vergleiche der Abstandssignale eines rechten und eines linken Abstandssensors kann ohne weiteres eine Lage links bzw. rechts von einer Mittellinie einer Reihe Rüben ermittelt werden. Hier kann die Rodeschar dann tiefer geführt werden, um zu verhindern, dass die der Rübe näherliegende Schar diese trifft und beschädigt. Hier kann die Rübenmessvorrichtung dazu genutzt werden, die Schar deutlich tiefer zu führen als es für eine Rübe dieser Größe notwendig wäre, um sicherzustellen, dass die Rübe ohne Beschädigungen gerodet werden kann. Es ist ebenfalls möglich die Messwerte oder Signale an eine Lenkautomatik der Rodemaschine zur Korrektur des Lenkwinkels der Fahrzeuglenkung zu senden um die Maschine beim Roden automatisch an einer oder mehreren Rübenreihen auszurichten. Es ist auch möglich eine seitlichen Führung einer einzelnen Rodereihe entsprechend anzusteuern, wobei es dann gar nicht notwendig wäre tiefer zu roden.
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Die Höhenvermessung bzw. Abstandsmessung findet hier vor dem Nachköpfer 18 statt, also noch bevor eine Schnittebene eines Nachköpfers bestimmt wurde.
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Um das Bild nicht zu überfrachten, wurde auf eine Darstellung der Haltevorrichtungen für die Abstandssensoren verzichtet. Die Abstandssensoren sollen vorzugsweise nicht an den Parallelogramm-Führungen des Nachköpfers angebracht werden, sondern starr an einem nicht beweglichen Teils des Rahmens einer Schleglereinheit oder einem anderen Teil der Rodevorrichtung angebracht sein.
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4 stellt schematisch die üblichen Teile einer Rodeeinheit einer Rübenrodemaschine dar, wobei an den Stellen A, B, C, D und E jeweils Abstandssensoren angebracht werden können.
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Der erste Teil einer üblichen Rübenrodevorrichtung umfasst Führungsräder 40 zum Abstützen eines Schleglers 42. Hinter dem Schlegler ist üblicherweise ein Nachköpfer 44 angeordnet, ein durch eine Parallelogramm-Führung geführtes Messer, das einen Kopf einer Rübe durch Berührung abtastet und mit einem Messer abtrennt. Anstelle der Kombination aus Schlegler und Nachköpfer kann auch eine Kombination aus Schlegler und Entblätterer eingesetzt werden. Der Entblätterer entfernt die letzten Reste des Blattansatzes der Rüben 10. Bei einer Ausführung des Roders mit einem Entblätterer ist kein Nachköpfer vorhanden, und die Entblättererwalze liegt zwischen einer Schleglerwalze und den Führungsrädern, der Nachköpfer kann dann in der Zeichnung ignoriert werden.
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Hinter dem Nachköpfer 44 sind Stützräder 46 angeordnet, welche die Rübenrodevorrichtung und die Rodeschar 48 nach unten abstützen. Es ist ebenfalls möglich dass die Stützräder 46 Signale für die Tiefenführung des gesamten Roderahmens ausgeben. Der höhenverstellbaren Rodeschar 48 ist ein Rübensammler 50 nachgeschaltet.
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Für verschiedene Sensoren ergeben sich hier unterschiedliche Positionierungsmöglichkeiten. An den Stellen A und B können Abstandssensoren angebracht werden, die in der Lage sind das Blattwerk von Rüben zumindest teilweise zu durchdringen. Die Stellung A weist zudem den Vorteil auf, dass eine nur geringe Gefahr besteht, dass die Sensoren durch Pflanzensäfte, Staub oder Teile von Blattwerk verschmutzt werden. An dieser Stelle eignen sich insbesondere Radar-Sensoren dazu ein Profil des Blattwerks, der Rüben und der Erde zu erstellen. Ein Nachteil von Radarsensoren besteht darin, dass die Auswertung relativ aufwändig ist.
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Die Stellen C und D liegen zwischen dem Schlegler bzw. Entblätterer 42 sowie dem eventuell vorhandenen Nachköpfer 44. Hier ist bereits ein Großteil des Blattwerks entfernt, und die Sensoren können bei einer schrägen Ausrichtung auch unter oder durch Blattreste hindurch ein Boden- bzw. Rübenprofil abtasten. Durch die Abtastung kann ermittelt werden an welcher Stelle sich die Rübe befindet, wie hoch die Rübe gegenüber dem umgebenden Erdreich steht und wie groß die Rübe tatsächlich ist. Die Abtastung kann hier in einem sehr engen Gebiet stattfinden, und muss mit einer hohen Abtastrate durchgeführt werden, da moderne Landwirtschaftsmaschinen hohe Rodegeschwindigkeiten erreichen. Die Positionen C und D gestatten eine verbesserte Abtastung, da weniger Blattwerk den Abtastvorgang bzw. Abstandsmessvorgang beeinträchtigt. Nachteilig an den Positionen C und D ist, dass Pflanzensäfte, die durch den Schlegler 42 aufgewirbelt werden, zu einem Verkleben der Sensoren und damit zu Messfehlern führen könnten. Weiterhin liegen die Positionen C und D näher an der Rodeschar 48, was die Signalverarbeitungszeiten weiter herabsetzt, zumal auch die Verstellverzögerung der Rodescharentiefenverstellung berücksichtigt werden muss. Bei weitgehend gleichmäßigen Rübenabmessungen sind verzögerte Anpassungen der Rodeschartiefen hinnehmbar. An den Stellen C und D können insbesondere Ultraschallsensoren, Laser-Sensoren, Lidar-Sensoren oder ein Kamera-System eingesetzt werden. Es ist im Falle eines Entblätterers ebenfalls möglich die Rüben bzw. die Form oder die Höhe der Rüben mechanisch abzutasten, wobei hier abtastarme eingesetzt werden können die viel feingliedriger und einfacher ausgeführt sein können als die Parallelogramm-Führungen von herkömmlichen Nachköpfern.
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Weiterhin kann noch ein Abstandssensor hinter dem Nachköpfer eingesetzt werden, der jedoch in Bezug auf die Verstellverzögerung der Rodescharentiefenverstellung eine weniger erstrebenswerte Position darstellt. Bei Rodegeschwindigkeiten zwischen 7 und 12km/h und einem geschätzten Abstand von unter 50cm zur Rodeschar bei der Position E, bleibt eine Reaktionszeit von 500 bis 900 Millisekunden, für die gesamte Signalauswertung und Rodeschartiefensteuerung, was eine erhebliche Leistungssteigerung der Komponenten der Rodevorrichtung erforderlich machen würde.
