Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein System zur Kontrolle eines mit einem Fahrzeug verbundenen Arbeitsgeräts, wobei das Arbeitsgerät wenigstens ein im Bodeneingriff befindliches Werkzeug aufweist, ein Aktor zur Kontrolle der seitlichen Position des Arbeitsgeräts angeordnet ist und eine Gerätesteuereinheit programmiert ist, den Aktor basierend auf einem ersten Signal, das eine Differenz zwischen einer erfassten, seitlichen Position des Arbeitsgeräts und einer gewünschten seitlichen Position des Arbeitsgeräts darstellt, und einem zweiten Signal hinsichtlich der Vortriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs anzusteuern, wobei die Gerätesteuereinheit derart programmiert ist, den Aktor derart zu kontrollieren, dass eine Verstellung des Aktors nur durchgeführt wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine erste Schwellengeschwindigkeit überschreitet, sowie auf eine Kombination aus einem Fahrzeug, einem Arbeitsgerät und einem derartigen System.The present invention relates to a system for controlling an implement connected to a vehicle, the implement having at least one tool in contact with the ground, an actuator being arranged to control the lateral position of the implement and a device control unit being programmed, the actuator based on a trigger a first signal, which represents a difference between a detected, lateral position of the implement and a desired lateral position of the implement, and a second signal with regard to the propulsion speed of the vehicle, wherein the implement control unit is programmed to control the actuator such that an adjustment of the actuator is only carried out when the speed of the vehicle exceeds a first threshold speed, and on a combination of a vehicle, an implement and such a system.
Eine Anzahl landwirtschaftlicher Vorgänge erfordert, dass ein Arbeitsgerät entlang eines gewünschten Weges geführt wird, sodass die vom Arbeitsgerät ausführte Operation an einem gewünschten Ort vorgenommen wird. Ein derartiger Ort kann eine Stelle sein, wo ein Saatgutteilchen zu säen ist (mit einer Einzelkorn- oder Drillmaschine) oder wo eine auf einem Feld wachsende Pflanze zu düngen ist (mit einem Düngerstreuer oder einer Feldspritze) oder wo Unkraut zu hacken ist (mit einem Kultivator) oder gespritzt werden soll (mit einer Feldspritze). Üblicherweise werden derartige Arbeitsgeräte mit einem Fahrzeug über das Feld bewegt. Das Fahrzeug und/oder das Arbeitsgerät kann mit einem Ortsbestimmungssystem, wie einem Empfänger für ein globales Navigationssatellitensystem (GNSS) oder einer Kamera mit einem Bildverarbeitungssystem ausgestattet sein, welches Merkmale auf einem Feld erkennt, insbesondere Pflanzenreihen.A number of agricultural operations require that an implement be guided along a desired path so that the operation performed by the implement is performed at a desired location. Such a place can be a place where a seed particle is to be sown (with a precision grain or seed drill) or where a plant growing in a field is to be fertilized (with a fertilizer spreader or a sprayer) or where weeds are to be chopped (with one Cultivator) or to be sprayed (with a field sprayer). Such tools are usually moved across the field with a vehicle. The vehicle and / or the working device can be equipped with a location determination system, such as a receiver for a global navigation satellite system (GNSS) or a camera with an image processing system which recognizes features in a field, in particular plant rows.
Für Anwendungen, bei denen eine relativ hohe Genauigkeit erforderlich ist, wie beispielsweise zum Hacken zur Entfernung von Unkraut von einem Feld, ohne die Pflanzen zu beschädigen, wurde es vorgeschlagen, das Fahrzeug auf einem gewünschten Weg (basierend auf einer Kamera oder einem GNSS-Empfänger) zu lenken und einen zur seitlichen Verstellung des Geräts vorgesehenen Aktor gegenüber dem Fahrzeug (ebenfalls basierend auf einer Kamera oder einem GNSS-Empfänger) zu kontrollieren, um das Arbeitsgerät auf dem gewünschten Weg zu halten ( EP 2283719 A2 , US 2013/0110358 A1 , DE 1020015009889 A1 ) und somit mögliche Lenkfehler des Fahrzeugs zu kompensieren.For applications where relatively high accuracy is required, such as chopping to remove weeds from a field without damaging the plants, it has been proposed to move the vehicle in a desired way (based on a camera or a GNSS receiver ) and to control an actuator provided for lateral adjustment of the device relative to the vehicle (also based on a camera or a GNSS receiver) in order to keep the working device on the desired path ( EP 2283719 A2 , US 2013/0110358 A1 , DE 1020015009889 A1 ) and thus to compensate for possible steering errors of the vehicle.
Der Aktor kontrolliert somit die seitliche Position des Arbeitsgeräts und seiner im Bodeneingriff befindlicher Werkzeuge. Ein mögliches Problem liegt darin, dass die Werkzeuge beschädigt werden können, falls die Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs klein ist und der Aktor, beispielsweise wegen einer großen Abweichung der aktuellen Position des Geräts von seiner Sollposition, mit einer relativ hohen Geschwindigkeit betätigt wird, um die seitliche Abweichung möglichst schnell zu überwinden, sodass große Seitenkräfte auf das Werkzeug einwirken. DE 102016212201 A1 beschreibt, dass das Arbeitsgerät nur dann seitlich verstellt wird, wenn eine minimale Vorwärtsgeschwindigkeit erreicht wurde. Hier handelt es sich um eine digitale (ein/aus) Lösung, und hat somit den Nachteil, dass bei relativ kleinen Geschwindigkeiten eine seitliche Bewegung des Arbeitsgerät überhaupt nicht möglich ist, was zu möglichen großen Abweichung zwischen der gewünschten seitlichen Position des Arbeitsgeräts und der aktuellen Position des Arbeitsgeräts führt, die Beschädigungen an den Pflanzen auf dem vom Arbeitsgerät bearbeiteten Feld zur Folge haben kann.The actuator thus controls the lateral position of the implement and its tools that are in contact with the ground. A possible problem is that the tools can be damaged if the forward speed of the vehicle is low and the actuator is actuated at a relatively high speed, for example because of a large deviation of the current position of the device from its desired position, by the lateral deviation To be overcome as quickly as possible so that large lateral forces act on the tool. DE 102016212201 A1 describes that the implement is only laterally adjusted when a minimum forward speed has been reached. This is a digital (on / off) solution and therefore has the disadvantage that lateral movement of the implement is not possible at all at relatively low speeds, which can lead to a large deviation between the desired lateral position of the implement and the current one Position of the implement leads, which can result in damage to the plants in the field worked by the implement.
Für Zwecke einer automatischen Lenkung ist die Reaktion auf eine Abweichung von einem gewünschten Weg üblicherweise umgekehrt proportional zur Vorwärtsgeschwindigkeit, d.h. je schneller das Fahrzeug fährt, umso kleiner ist die Lenkreaktion (s. EP 3170380 A1 oder US 5857539 A ). Das bedeutet, bei Anwendung auf die Steuerung der seitlichen Position des Arbeitsgeräts, die Lenkreaktion mit steigender Geschwindigkeit kleiner würde, was das beschriebene Problem nicht löst. Die vorliegende Offenbarung ist bestrebt, diese Nachteile zu vermeiden.For purposes of automatic steering, the reaction to a deviation from a desired path is usually inversely proportional to the forward speed, ie the faster the vehicle is traveling, the smaller the steering response (see EP 3170380 A1 or US 5857539 A ). This means that when applied to the control of the lateral position of the implement, the steering response would decrease with increasing speed, which does not solve the problem described. The present disclosure seeks to avoid these disadvantages.
Verschiedene Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden in den Ansprüchen dargelegt.Various aspects of the present disclosure are set out in the claims.
Es wird ein System zur Kontrolle eines mit einem Fahrzeug verbundenen Arbeitsgeräts vorgeschlagen, wobei das Arbeitsgerät wenigstens ein im Bodeneingriff befindliches Werkzeug aufweist, ein Aktor zur Kontrolle der seitlichen Position des Arbeitsgeräts angeordnet ist und eine Gerätesteuereinheit programmiert ist, den Aktor basierend auf einem ersten Signal, das eine Differenz zwischen einer erfassten, seitlichen Position des Arbeitsgeräts und einer gewünschten seitlichen Position des Arbeitsgeräts darstellt, und einem zweiten Signal hinsichtlich der Vortriebsgeschwindigkeit des Fahrzeugs anzusteuern. A system for controlling an implement connected to a vehicle is proposed, the implement having at least one tool in contact with the ground, an actuator being arranged to control the lateral position of the implement and a device control unit being programmed, the actuator based on a first signal, which represents a difference between a detected lateral position of the implement and a desired lateral position of the implement, and to control a second signal with regard to the propulsion speed of the vehicle.
Die Gerätesteuereinheit ist derart programmiert, den Aktor derart zu kontrollieren, dass eine Verstellung des Aktors nur durchgeführt wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs eine erste Schwellengeschwindigkeit überschreitet und nach Überschreiten der ersten Schwellengeschwindigkeit die Verstellgeschwindigkeit des Aktors auf eine von der Fahrgeschwindigkeit abhängige, maximale Verstellgeschwindigkeit zu begrenzen, die in mehr als einem Schritt mit der Fahrgeschwindigkeit ansteigt.The device control unit is programmed to control the actuator in such a way that the actuator is only adjusted if the speed of the vehicle exceeds a first threshold speed and, after exceeding the first threshold speed, the adjustment speed of the actuator to a maximum adjustment speed which is dependent on the driving speed limit that increases with the driving speed in more than one step.
Die Gerätesteuereinheit kann derart programmiert sein, dass die dass die maximale Verstellgeschwindigkeit des Aktors monoton mit der Fahrgeschwindigkeit ansteigt, und insbesondere kann die maximale Verstellgeschwindigkeit des Aktors schrittweise, linear, progressive oder degressiv mit der Fahrgeschwindigkeit ansteigen. Jegliche Abhängigkeit zwischen der maximalen Verstellgeschwindigkeit und der Fahrgeschwindigkeit wäre denkbar, wie eine quadratische oder exponentielle oder treppenartige (mit wenigstens zwei Stufen) Relation. The device control unit can be programmed in such a way that the maximum adjustment speed of the actuator increases monotonically with the vehicle speed, and in particular the maximum adjustment speed of the actuator can increase gradually, linearly, progressively or degressively with the vehicle speed. Any dependency between the maximum adjustment speed and the driving speed would be conceivable, such as a quadratic or exponential or step-like (with at least two steps) relation.
Die Gerätesteuereinheit kann derart programmiert sein, dass die maximale Verstellgeschwindigkeit des Aktors konstant an einer oberen Grenze bleibt, sobald die Fahrgeschwindigkeit eine zweite Schwellengeschwindigkeit erreicht hat.The device control unit can be programmed such that the maximum adjustment speed of the actuator remains constant at an upper limit as soon as the driving speed has reached a second threshold speed.
Der Aktor kann ein hydraulischer Zylinder sein und die Gerätesteuereinheit eingerichtet sein, ein Proportionalventil anzusteuern. Die Gerätesteuereinheit kann mit einer Fahrzeugsteuereinheit verbunden sein, welche das Proportionalventil kontrolliert.The actuator can be a hydraulic cylinder and the device control unit can be set up to control a proportional valve. The device control unit can be connected to a vehicle control unit which controls the proportional valve.
Die erwähnten und andere Merkmale werden durch die folgende Beschreibung und beigefügten Zeichnungen erkennbar, in denen:
- 1 eine schematische Draufsicht auf ein landwirtschaftliches Fahrzeug mit einem Arbeitsgerät mit im Bodeneingriff befindlichen Werkzeugen und einem System zur Steuerung der seitlichen Position des Arbeitsgeräts während eines Bearbeitungsvorgangs auf einem Feld ist;
- 2 eine schematische Darstellung des Systems zur Kontrolle der seitlichen Position des Arbeitsgeräts ist;
- 3 ein Flussdiagramm hinsichtlich des Betriebs der elektronischen Arbeitsgerätsteuereinheit ist und
- 4 ein Graph ist, der die maximale Verstellgeschwindigkeit des die seitliche Position des Arbeitsgeräts verstellenden Aktors abhängig von der Geschwindigkeit des Fahrzeugs darstellt.
The foregoing and other features will become apparent from the following description and accompanying drawings, in which: - 1 is a schematic plan view of an agricultural vehicle with an implement with ground-engaging tools and a system for controlling the lateral position of the implement during a machining operation in a field;
- 2nd is a schematic representation of the system for controlling the lateral position of the implement;
- 3rd FIG. 4 is a flowchart of the operation of the electronic implement control unit;
- 4th FIG. 2 is a graph that shows the maximum adjustment speed of the actuator that adjusts the lateral position of the implement as a function of the speed of the vehicle.
Gleiche Bezugszeichen werden verwendet, um in den Figuren durchgängig gleiche Elemente zu kennzeichnen. Wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung ist anhand der 1 bis 4 verständlich.The same reference numerals are used to identify the same elements throughout the figures. At least one exemplary embodiment of the subject matter of the present disclosure is based on FIG 1 to 4th understandable.
1 zeigt eine Draufsicht auf ein Feld 10, auf dem in landwirtschaftliches Fahrzeug 12, das ein selbstfahrendes Fahrzeug und ein damit verbundenes Arbeitsgerät 14 umfasst, einen Arbeitsvorgang durchführt. Auf dem Feld 10 wurden während eines vorhergehenden Arbeitsschrittes Pflanzen 16 gesät oder gepflanzt. Die Pflanzen 16 sind in einem rechteckigen Muster, wie gezeigt, angebaut, oder in einem beliebigen anderen Muster, z.B. in einem hexagonalen oder Diamant-Muster, oder bedecken das Feld ohne regelmäßiges Muster, wie wenn sie mit einer Drillmaschine gesät worden sind. Die Pflanzen können auf jegliche sinnvolle Weise gesät oder gepflanzt worden sein, wie basierend auf einem Empfänger für ein Positionierungssystem (GNSS, z.B. GPS) oder unter Verwendung lokaler Sensoren auf dem Sä- oder Pflanzfahrzeug. 1 shows a top view of a field 10th on which in agricultural vehicle 12th , which is a self-driving vehicle and an associated work device 14 includes performing an operation. On the field 10th became plants during a previous step 16 sown or planted. The plants 16 are grown in a rectangular pattern as shown, or in any other pattern, such as a hexagonal or diamond pattern, or cover the field without a regular pattern, such as when sown with a seed drill. The plants may have been sown or planted in any meaningful way, such as based on a receiver for a positioning system (GNSS, eg GPS) or using local sensors on the sowing or planting vehicle.
Das Fahrzeug 12 ist ein Traktor 18 mit einem Fahrgestell 20 oder Rahmen, das oder der auf im Bodeneingriff befindlichen Mitteln in der Form lenkbarer Vorderräder 26 und angetriebener Hinterräder 28 auf dem Erdboden abgestützt ist. Das Fahrzeug 12 umfasst zudem eine Bedienerkabine 24 und einen Motor 61 zum Antreiben der Hinterräder 28 und optional der Vorderräder 26 und einer Zapfwelle (nicht gezeigt).The vehicle 12th is a tractor 18th with a chassis 20 or frame, the one or more on the ground engagement means in the form of steerable front wheels 26 and driven rear wheels 28 is supported on the ground. The vehicle 12th also includes an operator cabin 24th and an engine 61 for driving the rear wheels 28 and optionally the front wheels 26 and a PTO (not shown).
Das Arbeitsgerät 14 umfasst einen Querträger 36, welcher eine Anzahl an Reiheneinheiten 22 abstützt, die seitlich nebeneinander über die Länge des Querträgers 36 verteilt sind. Die Reiheneinheiten 22 umfassen im Bodeneingriff befindliche Werkzeuge 88 (z.B. Hacken oder Gänsefußschare) zum Entfernen von Unkraut vom Boden des Feldes zwischen den Reihen der Pflanzen 16. In der gezeigten Ausführungsform ist zwischen jeder Reihe der Pflanzen 16, in der Vorwärtsrichtung V des Fahrzeugs 12 (die sich in der 1 nach links erstreckt), eine einzige Reiheneinheit 22 mit einem im Bodeneingriff befindlichen Werkzeug 88 bereitgestellt; es wäre jedoch möglich, eine Reiheneinheit 22 nur zwischen zwei benachbarten Reihen vorzusehen und den Raum zwischen den nächsten zwei Reihen ohne Reiheneinheit 22 zu lassen, oder jeder Pflanzenreihe zwei Reiheneinheiten 22 zuzuordnen, die von beiden Seiten mit der Pflanzenreihe zusammenwirken. Bei anderen Ausführungsformen können die Reiheneinheiten 22 Säeinheiten zur Ablage von Saatgut oder Pflanzen im Boden in einem gewünschten Muster sein, die mit Furchenöffnern (nicht gezeigt) als im Bodeneingriff befindlichen Werkzeugen 88 ausgestattet sind.The implement 14 includes a cross member 36 which is a number of row units 22 supports the side by side along the length of the cross member 36 are distributed. The row units 22 include in-ground tools 88 (e.g. hoes or goose foot shares) to remove weeds from the bottom of the field between the rows of plants 16 . In the embodiment shown there is between each row of plants 16 , in the forward direction V of the vehicle 12th (which are in the 1 extends to the left), a single row unit 22 with a tool in the ground 88 provided; however, it would be possible to have a row unit 22 only between two adjacent rows and the space between the next two rows without a row unit 22 to leave, or two row units for each row of plants 22 assign that interact with the row of plants from both sides. In other embodiments, the row units 22 Sowing units for depositing seeds or plants in the soil in a desired pattern can be used with furrow openers (not shown) as tools in the soil 88 are equipped.
An der Rückseite des Fahrgestells 20 ist eine Dreipunktkupplung 46 mit Unterlenkern 32 und einem Oberlenker 30 befestigt. Die Lenker 30, 32 sind mit ihren rückwärtigen Enden an einem quer verlaufenden Trägerbalken 35 befestigt, der seinerseits durch sich längs erstreckende Träger 34 am Querträger 36 des Arbeitsgeräts 14 angebracht ist. Die Lenker 30 und 32 sind jeweils um vertikale Achsen schwenkbar am Fahrgestell 20 und am Trägerbalken 35 angebracht. Ein Aktor 38 in der Form eines hydraulischen Zylinders ist mit seinem ersten Ende am Fahrgestell 20 und mit seinem zweiten Ende an einem der Unterlenker 32 angelenkt und kann somit den Trägerbalken 35 und somit das gesamte Arbeitsgerät 14 parallelogrammartig in seitlicher Richtung, d.h. horizontal und quer zur Vorwärtsrichtung V, bewegen. Der Aktor 38 wird durch einen Ventilblock 50 kontrolliert, der mit einer elektronischen Fahrzeugsteuereinheit 52 verbunden ist. Die elektronische Fahrzeugsteuereinheit 52 ist eingerichtet, über ein Bussystem 56 (das vorzugweise nach der Norm ISO 11783 arbeitet Kontrollsignale zu erhalten, welches Kontrollanweisungen von einer elektronischen Gerätesteuereinheit 54 an die Fahrzeugsteuereinheit 52 übersendet. Die Gerätesteuereinheit 54 kann somit die seitliche Position des Arbeitsgeräts 14 kontrollieren, wie im Detail in der DE 102016212201 A1 beschrieben wird, deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird, wie auch mit Bezug auf die 2 näher erläutert wird. Ein Sensor 86 erfasst den Winkel eines der Unterlenker 32 gegenüber dem Fahrgestell 20 um die vertikale Achse und stellt somit ein Signal hinsichtlich der seitlichen Position des Arbeitsgeräts 14 gegenüber dem Fahrgestell 20 bereit. Es sei angemerkt, dass der Sensor 86 in das Gehäuse des Aktors 38 integriert werden könnte (s. EP 1210854 A1 ). Bei einer anderen Ausführungsform könnten Aktoren 38 zwischen dem Fahrgestell 20 und jedem Unterlenker 32 verwendet werden, mit integrierten oder getrennten Sensoren 86, wobei die Aktoren 38 einfach oder doppelt wirkend sind.At the rear of the chassis 20 is a three-point clutch 46 with lower links 32 and a top link 30th attached. The handlebars 30th , 32 are with their rear ends on a transverse support beam 35 attached, which in turn by longitudinally extending beams 34 on the cross member 36 of the implement 14 is appropriate. The handlebars 30th and 32 are each pivotable about vertical axes on the chassis 20 and on the beam 35 appropriate. An actuator 38 in the form of a hydraulic cylinder with its first end on the chassis 20 and with its second end on one of the lower links 32 articulated and can thus the support beam 35 and thus the entire implement 14 move parallelogram-like in the lateral direction, ie horizontally and transversely to the forward direction V. The actuator 38 is through a valve block 50 controlled with an electronic vehicle control unit 52 connected is. The electronic vehicle control unit 52 is set up via a bus system 56 (which preferably works according to the ISO 11783 standard to receive control signals which are control instructions from an electronic device control unit 54 to the vehicle control unit 52 sent. The device control unit 54 can thus the lateral position of the implement 14 check how in detail in the DE 102016212201 A1 is described, the content of which is incorporated by reference into the present documents, as well as with reference to the 2nd is explained in more detail. A sensor 86 detects the angle of one of the lower links 32 opposite the chassis 20 around the vertical axis and thus provides a signal regarding the lateral position of the implement 14 opposite the chassis 20 ready. It should be noted that the sensor 86 in the housing of the actuator 38 could be integrated (see EP 1210854 A1 ). In another embodiment, actuators could 38 between the chassis 20 and every lower link 32 be used with integrated or separate sensors 86 , the actuators 38 are single or double acting.
Bei einer anderen möglichen Ausführungsform kann das Arbeitsgerät 14 durch einen so genannten Seitenverschieberahmen mit dem Fahrzeug 12 verbunden sein, der einen Aktor zur seitlichen Positionskontrolle des Arbeitsgeräts 14 verwendet, wie z.B. in EP 2283719 A2 und US 2013/0110358 A1 beschrieben, deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Es wäre auch möglich, das Arbeitsgerät 14 auf Rädern abzustützen und es durch eine Deichsel mit einer Kupplung des Fahrzeugs 12 zu verbinden und durch einen Aktor 38 aktiv den Winkel der Deichsel und/oder den Lenkwinkel der Räder des Arbeitsgeräts 14 zu kontrollieren (s. US 2013/0186657 A1 , durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen.In another possible embodiment, the implement can 14 through a so-called side shift frame with the vehicle 12th be connected, the one actuator for lateral position control of the implement 14 used, such as in EP 2283719 A2 and US 2013/0110358 A1 described, the content of which is included in the present documents by reference. It would also be possible to use the implement 14 supported on wheels and it by a drawbar with a coupling of the vehicle 12th to connect and by an actuator 38 active the angle of the drawbar and / or the steering angle of the wheels of the implement 14 to control (see US 2013/0186657 A1 , incorporated by reference into this document.
Somit wird die seitliche Position des Arbeitsgeräts 14 durch die Gerätesteuereinheit 54 kontrolliert, unter Verwendung des Aktors 38. Da das Arbeitsgerät 14 immer in einer seitlichen Position über das Feld 10 bewegt werden sollte, an der die Reiheneinheiten 22 mit den im Bodeneingriff befindlichen Werkzeugen 88 an ihren geeigneten Positionen zwischen den Reihen der Pflanzen 16 angeordnet sind, um den gewünschten landwirtschaftlichen Arbeitsvorgang durchzuführen und Schäden an den Pflanzen zu vermeiden (oder in einer beliebigen, sinnvollen gewünschten Position zur Durchführung eines landwirtschaftlichen Arbeitsvorgangs, wie Säen, Pflanzen, Ernähren, oder Ernten der Pflanzen 16 oder Teilen davon), wird das Arbeitsgerät 14 durch die Gerätesteuereinheit 54 selbsttätig entlang der Reihen der Pflanzen 16 geführt, basierend auf Signalen einer ersten Kamera 60 mit einem Bildverarbeitungssystem 62, einer optionalen zweiten Kamera 60' mit einem Bildverarbeitungssystem 62' und einem optionalen Empfänger 58 zum Empfang eines Satelliten-basierten Positionsbestimmungssystems, wie GPS, Glonass, oder Galileo. Der Empfänger 58 ist am Querträger 36 des Arbeitsgeräts 12 oder an einer anderen, geeigneten Stelle dort befestigt. Die Bildverarbeitungssysteme 62, 62' könnten auch in die Gerätesteuereinheit 54 integriert werden. Bei einer anderen Ausführungsform könnte die Gerätesteuereinheit 54 auch in die Fahrzeugsteuereinheit 52 integriert werden, oder sie kann den Aktor 38 direkt (nicht über die Fahrzeugsteuereinheit 52) ansteuern.Thus the side position of the implement 14 through the device control unit 54 controlled, using the actuator 38 . Because the implement 14 always in a lateral position over the field 10th should be moved to the row units 22 with the tools in the ground 88 in their appropriate positions between the rows of plants 16 are arranged to perform the desired agricultural operation and to avoid damage to the plants (or in any meaningful desired position for performing an agricultural operation, such as sowing, planting, feeding, or harvesting the plants 16 or parts thereof), the implement 14 through the device control unit 54 automatically along the rows of plants 16 guided, based on signals from a first camera 60 with an image processing system 62 , an optional second camera 60 ' with an image processing system 62 ' and an optional receiver 58 to receive a satellite-based positioning system, such as GPS, Glonass, or Galileo. The recipient 58 is on the cross member 36 of the implement 12th or attached to another suitable place there. The image processing systems 62 , 62 ' could also be in the device control unit 54 to get integrated. In another embodiment, the device control unit could 54 also in the vehicle control unit 52 can be integrated, or it can be the actuator 38 directly (not via the vehicle control unit 52 ) control.
Die Kameras 60, 60' sind am Querträger 36 des Arbeitsgeräts 14 befestigt und blicken auf das Feld 10 vor dem Arbeitsgerät 14. Die Bildverarbeitungssysteme 62, 62' extrahieren aus den Bildern die relative Position der Reihen der Pflanzen 16 gegenüber der Kamera 60, 60' und vergleichen diese Position mit einer im Vorab abgespeicherten oder programmierten, gewünschten Sollposition der Pflanzen 16 gegenüber der Kamera 60, 60' oder umgekehrt. Somit wird der Gerätesteuereinheit 54 ein erstes Signal bereitgestellt, das eine mögliche Abweichung zwischen der aktuellen seitlichen Position und der gewünschten seitlichen Position des Arbeitsgeräts 14 anzeigt. Die Signale der Bildverarbeitungssysteme 62, 62' können durch Signale des Empfängers 58 verbessert oder (insbesondere, wenn die Reiheneinheiten 22 Säeinheiten mit Furchenöffnern mit im Bodeneingriff befindlichen Werkzeugen 88 sind) ersetzt werden, unter Verwendung einer im Vorab abgespeicherten Karte mit der aktuellen oder gewünschten Position der Pflanzen 16 (oder von deren Reihen) als Referenz. Das Fusionieren der Signale der Bildverarbeitungssysteme 62, 62' und des Empfängers 58 kann auf der relativen Qualität der Signale basieren.The cameras 60 , 60 ' are on the cross member 36 of the implement 14 attached and look at the field 10th in front of the implement 14 . The image processing systems 62 , 62 ' extract the relative position of the rows of plants from the pictures 16 towards the camera 60 , 60 ' and compare this position with a desired target position of the plants that has been stored or programmed in advance 16 towards the camera 60 , 60 ' or the other way around. Thus, the device control unit 54 a first signal is provided which indicates a possible deviation between the current lateral position and the desired lateral position of the implement 14 displays. The signals of the image processing systems 62 , 62 ' can by signals of the receiver 58 improved or (especially if the row units 22 Sowing units with furrow openers with tools in the ground 88 are) replaced using a pre-stored map with the current or desired position of the plants 16 (or from their ranks) for reference. The fusion of the signals of the image processing systems 62 , 62 ' and the recipient 58 can be based on the relative quality of the signals.
Demnach kontrolliert die Gerätesteuereinheit 54 den Aktor 38, um das Arbeitsgerät 14 mit seinen Reiheneinheiten 22 basierend auf dem ersten Signal entlang eines gewünschten Wegs zu führen. Bei der gezeigten Ausführungsform wird dieser gewünschte Weg durch die Position der Pflanzen 16 auf dem Feld vorgegeben und der Aktor 38 wird durch die Gerätesteuereinheit 54 (unter Verwendung geeigneter Software) basierend auf den Signalen der Kamera 60 und optional 60' derart gelenkt, dass die Reiheneinheiten 22 sich zwischen den Pflanzen 16 (entsprechend der von den Kameras 60, 60' detektierten Position der Pflanzen 16) bewegen. Der gewünschte Weg kann alternativ oder zusätzlich in einem Speicher der Gerätesteuereinheit 54 im Vorab abgespeichert sein und der Aktor 38 basierend auf dem gewünschten Weg kontrolliert werden. Beide Optionen und ihre Kombination sind im Wesentlichen in der US 2002/0193928 A1 beschrieben, deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Eine Ausführungsform einer seitlichen Führung des Arbeitsgeräts 14 basierend auf Kameras 60, 60' und einem Empfänger 58 wird zudem detaillierter in EP 2910098 A1 beschrieben, deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird.Accordingly, the device control unit controls 54 the actuator 38 to the implement 14 with its row units 22 based on the first signal along a desired path. In the embodiment shown, this desired path is through the position of the plants 16 specified on the field and the actuator 38 is controlled by the device control unit 54 (using appropriate software) based on the signals from the camera 60 and optionally steered 60 'such that the row units 22 between the plants 16 (corresponding to that from the cameras 60 , 60 ' detected position of the plants 16 ) move. Alternatively or additionally, the desired route can be stored in a memory of the device control unit 54 be saved in advance and the actuator 38 be controlled based on the desired route. Both options and their combination are essentially in the US 2002/0193928 A1 described the content of which is included in the present documents by reference. An embodiment of a lateral guidance of the implement 14 based on cameras 60 , 60 ' and a receiver 58 will also be detailed in EP 2910098 A1 described, the content of which is included in the present documents by reference.
Die Vorderräder 26 des Fahrzeugs 12 können manuell durch einen Bediener des Fahrzeugs 12 in einer konventionellen Weise gelenkt werden, oder die Fahrzeugsteuereinheit 52 kontrolliert einen Lenkaktor 64, der den Lenkwinkel der Vorderräder 26 basierend auf Signalen eines Positionsbestimmungssystems mit einem Empfänger 48 zum Empfang von Signalen eines Satelliten-basierten Positionsbestimmungssystems, wie GPS, Glonass, oder Galileo, unter Verwendung einer im Vorab abgespeicherten Karte, die Daten hinsichtlich der Orte der Pflanzen 16 oder eines Wegs (Fahrgasse) zur Überfahrung des Felds als Referenz verwendet. Der Empfänger 48, der optional ein Trägheitsnavigationssystem, wie in EP 1475609 A2 beschrieben, umfassen kann, ist auf dem Dach der Kabine 24 befestigt. Alternativ oder zusätzlich kann das Fahrzeug 12 basierend auf einer Kamera (nicht gezeigt) gelenkt werden, die am Fahrzeug 12 befestigt und mit einem Bildverarbeitungssystem verbunden ist, das die Reihen der Pflanzen 16 vor dem Fahrzeug 12 erfasst. Es sei auch angemerkt, dass im Falle eines auf Raupenlaufwerken basierenden Fahrzeugs 12 dessen Lenkwinkel durch Geschwindigkeitsdifferenzen der Raupenlaufwerke auf beiden Seiten des Fahrzeugs 12 beeinflusst werden könnte, und dass im Falle einer Knicklenkung ein Aktor den Lenkwinkel des Fahrzeugs 12 durch ein Drehen des vorderen und rückwärtigen Teils des Fahrzeugs 12 um eine vertikale Verbindungsachse kontrollieren würde.The front wheels 26 of the vehicle 12th can be done manually by an operator of the vehicle 12th be steered in a conventional manner, or the vehicle control unit 52 controls a steering actuator 64 that the steering angle of the front wheels 26 based on signals from a positioning system with a receiver 48 for receiving signals from a satellite-based positioning system, such as GPS, Glonass, or Galileo, using a pre-stored map, the data regarding the locations of the plants 16 or a path (tramline) used to cross the field as a reference. The recipient 48 , which is optionally an inertial navigation system, as in EP 1475609 A2 described, may include is on the roof of the cabin 24th attached. Alternatively or additionally, the vehicle can 12th based on a camera (not shown) that is directed to the vehicle 12th attached and connected to an image processing system that the rows of plants 16 in front of the vehicle 12th detected. It should also be noted that in the case of a crawler based vehicle 12th whose steering angle by speed differences of the crawler tracks on both sides of the vehicle 12th could be influenced, and that in the case of articulated steering an actuator the steering angle of the vehicle 12th by rotating the front and rear parts of the vehicle 12th would control around a vertical connection axis.
Während der Arbeit auf dem Feld 10 bewegen sich das Arbeitsgerät 14 mit den Reiheneinheiten 22 und somit auch die im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 in einer seitlichen Richtung, da Fälle auftreten können, in denen das Fahrzeug 12 nicht auf einem geraden Weg gelenkt wird, wie er der 1 gezeigt wird, sondern entlang einer Kurve fährt. Das kann der Fall sein, wenn das Feld 10 gekrümmte Umrisse hat (und somit der Sollweg des Fahrzeugs 12, sei es von Hand oder selbsttätig gelenkt, Kurven umfasst) oder falls das Fahrzeug aufgrund äußerer Einflüsse, wie einem Seitenhang oder Wind oder Ablenkung des Bedieners im Falle manueller Lenkung von seinem gewünschten Weg abweicht. Die im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 bewegen sich somit gelegentlich innerhalb des Bodens nicht nur in der Vorwärtsrichtung V, sondern auch in seitlicher Richtung. Das ist kein Problem, wenn das Fahrzeug 12 mit einer hinreichend hohen Geschwindigkeit fährt, es wirken jedoch beträchtliche Seitenkräfte auf die im Bodeneingriff befindlichen Werkzeug 88 ein, wenn die Vorwärtsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 relativ niedrig ist. Diese Kräfte können die im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge beschädigen (verformen) oder sogar zerstören. Um das Risiko einer Verformung oder Zerstörung der im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 zu vermindern, ist das System zur Kontrolle der seitlichen Position des Arbeitsgeräts 14 wie in der 2 dargestellt aufgebaut und arbeitet nach dem Flussdiagramm der 3.While working in the field 10th move the implement 14 with the row units 22 and thus also the tools in contact with the ground 88 in a lateral direction as there may be cases where the vehicle 12th is not steered in a straight path like it is 1 is shown, but drives along a curve. That can be the case if the field 10th has curved outlines (and thus the target path of the vehicle 12th , be it manually or automatically steered, includes curves) or if the vehicle deviates from its desired path due to external influences such as a side slope or wind or distraction of the operator in the case of manual steering. The tools in contact with the ground 88 thus occasionally move not only in the forward direction V within the ground, but also in the lateral direction. That is not a problem if the vehicle 12th travels at a sufficiently high speed, but considerable lateral forces act on the tools in contact with the ground 88 a when the vehicle's forward speed 12th is relatively low. These forces can damage (deform) or even destroy the tools in contact with the ground. The risk of deformation or destruction of the tools in contact with the ground 88 the system to control the lateral position of the implement 14 like in the 2nd shown constructed and works according to the flowchart of 3rd .
Es wird nun auf die 3 verwiesen. Nach dem Start im Schritt 300 empfängt die Gerätekontrolleinheit 54 im Schritt 302 Signale von den Bildverarbeitungssystemen 62, 62' und vom Empfänger 58 und (optional) vom Sensor 86. Die Gerätesteuereinheit 54 ist programmiert, im Schritt 302 ein erstes Signal zu berechnen, das die Differenz zwischen der erfassten seitlichen Position des Arbeitsgeräts (14 (basierend auf Signalen von den Bildverarbeitungssystemen 62, 62' und vom Empfänger 58) und der beabsichtigten, gewünschten seitlichen Position des Arbeitsgeräts 14 (durch die abgespeicherte Karte für die Pflanzenpositionen und/oder eine beabsichtigte Position der Reihen der Pflanzen 16 in den Bildern der Kameras 60, 60' repräsentiert) darstellt. Die Gerätesteuereinheit 54 ist auch programmiert, im Schritt 304 in Kontrollsignal zu berechnen, das zur Ansteuerung des Aktors 38 (über den Bus 56, die Fahrzeugsteuereinheit 52 und den Ventilblock 50) geeignet ist, um das diese Differenz anzeigende, erste Signal zu minimieren, wie an sich im Stand der Technik bekannt. Die Signale des Sensors 86 können optional als Rückkopplung für die Gerätesteuereinheit 54 dienen.It is now on the 3rd referred. After starting in the crotch 300 receives the device control unit 54 in step 302 Signals from the image processing systems 62 , 62 ' and from the recipient 58 and (optional) from the sensor 86 . The device control unit 54 is programmed in the step 302 calculate a first signal representing the difference between the detected lateral position of the implement ( 14 (based on signals from the image processing systems 62 , 62 ' and from the recipient 58 ) and the intended, desired lateral position of the implement 14 (through the saved map for the plant positions and / or an intended position of the rows of plants 16 in the images from the cameras 60 , 60 ' represents). The device control unit 54 is also programmed in the crotch 304 in control signal to calculate that to control the actuator 38 (via the bus 56 , the vehicle control unit 52 and the valve block 50 ) is suitable to minimize the first signal indicating this difference, as is known per se in the prior art. The signals from the sensor 86 can optionally be used as feedback for the device control unit 54 serve.
Die Gerätesteuereinheit 54 empfängt zudem ein zweites Signal hinsichtlich der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 und somit des damit verbundenen Arbeitsgeräts 14 von einem Geschwindigkeitssensor 90. Dieser Geschwindigkeitssensor 90 kann mit einem der Räder 26, 28 des Fahrzeugs 12 zusammenwirken oder mit einem im Bodeneingriff befindlichen Rad des Arbeitsgeräts 14 oder ein mit dem Boden zusammenwirkender Radarsensor sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Vorwärtsfahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 durch einen oder beide der Empfänger 48, 58 der Gerätesteuereinheit 54 übermittelt werden. Das zweite Signal kann von der Fahrzeugsteuereinheit 53 über den Bus 56 an die Gerätesteuereinheit 54 übermittelt werden.The device control unit 54 also receives a second signal regarding the vehicle's forward speed 12th and thus the associated implement 14 from a speed sensor 90 . This speed sensor 90 can with one of the wheels 26 , 28 of the vehicle 12th interact or with a wheel of the implement in mesh with the ground 14 or a radar sensor interacting with the ground. Alternatively or additionally, the forward speed of the vehicle 12th by one or both of the recipients 48 , 58 the device control unit 54 be transmitted. The second signal can be from the vehicle control unit 53 over the bus 56 to the device control unit 54 be transmitted.
Wie in der 2 gezeigt, umfasst der Ventilblock 50 ein Proportionalventil 92, das durch Elektromagnete (Spulen) 94 betätigt wird, welche durch die Fahrzeugsteuereinheit 52 kontrolliert werden. Das Proportionalventil 92 ist hydraulisch mit einer Pumpe 96 verbunden, die hydraulisches Fluid aus einem Tank 98 entnimmt und mit den Kammern des Aktors 38 über lösbare Verbinder 100 verbunden ist, die an der Rückseite des Fahrzeugs 12 bereitgestellt sind.Like in the 2nd shown includes the valve block 50 a proportional valve 92 by electromagnets (coils) 94 is operated by the vehicle control unit 52 to be controlled. The proportional valve 92 is hydraulic with a pump 96 connected the hydraulic fluid from a tank 98 removed and with the chambers of the actuator 38 via detachable connectors 100 connected to the rear of the vehicle 12th are provided.
Während des Betriebs berechnet die Gerätesteuereinheit 54 somit das erste Signal hinsichtlich der Abweichung des Arbeitsgeräts 14 und seiner im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 von der beabsichtigten, seitlichen Position im Schritt 302. Basierend auf dem ersten Signal wird im Schritt 304 ein Kontrollsignal S1, S2 zur Absendung an die Elektromagneten 94 des Ventilblocks 50 berechnet, um das Arbeitsgerät 14 zurück an seine beabsichtigte Position zu verbringen, falls eine seitliche Abweichung des Arbeitsgeräts 14 detektiert werden sollte. Dieses Kontrollsignal repräsentiert einen bestimmten hydraulischen Fluss hydraulischen Fluids in den Aktor 38 und daraus hinaus und somit eine bestimmte seitliche Geschwindigkeit des Arbeitsgeräts 14 und seiner im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88. Die Gerätesteuereinheit 54 verwendet eine im Vorab abgespeicherte Tabelle, Formel oder Datenbank, in welcher die maximale Geschwindigkeit abgespeichert ist, abhängig von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit V(Fahrzeug). The device control unit calculates during operation 54 thus the first signal regarding the deviation of the implement 14 and its ground-engaging tools 88 from the intended lateral position in the crotch 302 . Based on the first signal, the step 304 a control signal S1 , S2 for sending to the electromagnet 94 of the valve block 50 calculated to the implement 14 to return to its intended position in the event of a lateral deviation of the implement 14 should be detected. This control signal represents a specific hydraulic flow of hydraulic fluid into the actuator 38 and out of it and thus a certain lateral speed of the implement 14 and its ground-engaging tools 88 . The device control unit 54 uses a pre-stored table, formula or database in which the maximum speed is stored, depending on the forward speed V (vehicle).
Eine mögliche Beziehung zwischen dem maximalen Signal und dem Fahrgeschwindigkeitssignal ist in der 4 gezeigt. Ausgehend vom Stillstand bleibt das maximale Signal null bi seine erste Schwellengeschwindigkeit V1 erreicht ist und steigt danach monoton an, bi seine zweite Schwellengeschwindigkeit V2 erreicht ist. Für höhere Geschwindigkeiten wird das maximale Signal kontant an einer oberen Grenze gehalten. Bei einer möglichen Ausführungsform kann V1 gleich 0.5 km/h und V2 5 km/h sein. Diese Werte für V1 und V2 (und auch die obere Grenze und somit die Neigung der Kurve zwischen V1 und V2) hängen von physischen Eigenschaften des Arbeitsgeräts 14 und der im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 ab und können vordefiniert und in der Gerätesteuereinheit 54 abgespeichert oder (teilweise oder ganz) durch einen Bediener des Fahrzeugs 12 mittels einer Bedienerschnittstelle eingegeben werden, das am Bus 56 oder an der Fahrzeugsteuereinheit 52 angeschlossen ist.A possible relationship between the maximum signal and the vehicle speed signal is in the 4th shown. Starting from standstill, the maximum signal remains at zero to its first threshold speed V1 is reached and then increases monotonically, up to its second threshold speed V2 is reached. For higher speeds, the maximum signal is kept constantly at an upper limit. In one possible embodiment V1 equal 0.5 km / h and V2 5 km / h. These values for V1 and V2 (and also the upper limit and thus the slope of the curve between V1 and V2) depend on physical properties of the implement 14 and the tools in the ground 88 and can be predefined and in the device control unit 54 stored or (partially or entirely) by an operator of the vehicle 12th can be entered via a user interface on the bus 56 or on the vehicle control unit 52 connected.
Somit vergleicht die Gerätesteuereinheit 54 im Schritt 306 die im Schritt 304 ursprünglich berechneten Kontrollsignale S1, S2 mit dem von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit abhängigen Maximalwert, wie er in der 4 gezeigt wird. Falls das ursprüngliche Kontrollsignal S1, S2 nicht größer als der von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit abhängige Maximalwert ist, wird der Schritt 310 ausgeführt, in dem das ursprüngliche Kontrollsignal S1, S2 an den Aktor 38 gesandt wird, und anderenfalls wird der Schritt 308 ausgeführt, in dem der von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit abhängige Maximalwert an den Aktor 38 gesandt wird. Nach den Schritten 308 und 310 folgt wieder der Schritt 302.The device control unit thus compares 54 in step 306 the in the crotch 304 control signals originally calculated S1 , S2 with the maximum value dependent on the forward speed, as in the 4th will be shown. If the original control signal S1 , S2 the step is not greater than the maximum value dependent on the forward driving speed 310 executed in which the original control signal S1 , S2 to the actuator 38 is sent, and otherwise the step 308 executed in which the maximum value dependent on the forward driving speed to the actuator 38 is sent. After the steps 308 and 310 the step follows again 302 .
Nach alledem wird die seitliche Verstellgeschwindigkeit der im Bodeneingriff befindlichen Werkzeuge 88 des Arbeitsgeräts 14 auf einen von der Vorwärtsfahrgeschwindigkeit abhängigen Maximalwert begrenzt, der (zwischen der ersten und zweiten Schwellengeschwindigkeit V1, V2) mit der Vortriebsgeschwindigkeit ansteigt, was mögliche Schäden an den Werkzeugen 88 in den Fällen vermeidet, in denen das Fahrzeug 12 relativ langsam fährt, jedoch schon bei relativ niedrigen Vorwärtsgeschwindigkeiten eine bestimmte seitliche Bewegung erlaubt. Die Beziehung zwischen der maximalen Verstellgeschwindigkeit des Aktors 38 und der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 12 kann monoton ansteigen, insbesondere linear wie in 4 gezeigt, könnte aber auch eine beliebige andere Form haben, die zwischen V1 und V2 in mehr als einem Schritt ansteigt, wie quadratisch oder in Stufen oder exponentiell. Der Anstieg der maximalen Verstellgeschwindigkeit abhängig von der Vortriebsgeschwindigkeit kann progressive (d.h. die Steigung der Kurve der 4 mit der Fahrgeschwindigkeit ansteigen, wie es im Fall einer quadratischen oder exponentiellen Kurve der Fall ist) oder degressiv (d.h. die Steigung mit der Fahrgeschwindigkeit absinken) oder linear sein, wie in der 4 gezeigt.After all, the lateral adjustment speed of the tools in the ground engagement 88 of the implement 14 limited to a maximum value dependent on the forward driving speed, which (between the first and second threshold speed V1 , V2 ) increases with the speed of advance, which may damage the tools 88 avoids in cases where the vehicle 12th drives relatively slowly, but allows a certain lateral movement even at relatively low forward speeds. The relationship between the maximum adjustment speed of the actuator 38 and the driving speed of the vehicle 12th can increase monotonously, especially linearly as in 4th shown, but could also have any other form that between V1 and V2 increases in more than one step, such as square or in steps or exponentially. The increase in the maximum adjustment speed depending on the advance speed can be progressive (ie the slope of the curve of the 4th increase with the driving speed, as is the case in the case of a quadratic or exponential curve) or degressive (ie the slope decreases with the driving speed) or linear, as in the 4th shown.
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