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Die vorliegende Erfindung betrifft eine mobile Landmaschine mit einem in deren Innerem verlaufenden Kanal zum Fördern eines Erntegutstroms und an dem Kanal angeordneten Sensoren zum Überwachen von Eigenschaften des Ernteguts.
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Aus
DE 10 2014 102 221 ist eine derartige Erntemaschine bekannt, bei der an verschiedenen Stellen des Kanals angeordnete Sensoren unter anderem Radar- oder NIR-Sensoren sein können. Messergebnisse dieser Sensoren sind Transportgeschwindigkeiten des Ernteguts; indem diese jeweils stromabwärts eines auf das Erntegut einwirkenden Bearbeitungsorgans gemessen werden, kann die Geschwindigkeit des Bearbeitungsorgans so angepasst werden, dass am Ort des Sensors eine gewünschte Transportgeschwindigkeit erreicht wird. So kann z.B. die Geschwindigkeit eines Nachbeschleunigers anhand der in einem daran anschließenden Auswurfkrümmer gemessenen Strömungsgeschwindigkeit der Partikel so gesteuert werden, dass die Strömungsgeschwindigkeit einen Sollwert erreicht.
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Diese Strömungsgeschwindigkeit muss so gewählt sein, dass ein Verstopfen des Auswurfkrümmers vermieden wird. Der dafür erforderliche Wert ist aber von Merkmalen des Erntegutstroms wie etwa der Pflanzenart, Feuchtegrad und Massenstrom abhängig: die Neigung des Ernteguts, Klumpen zu bilden, die zu einer Verstopfung führen, ist von der Art des Ernteguts und der Feuchte abhängig, und die Neigung der Gutpartikel, sich in ihrer Bewegung gegenseitig zu behindern, ist umso größer, je mehr Partikel pro Volumeneinheit im Rohrkrümmer unterwegs sind. Um einen sicheren Betrieb allein auf Grundlage einer Messung der Strömungsgeschwindigkeit sicherstellen zu können, muss die Sollgeschwindigkeit hoch genug gewählt werden, um Verstopfung auch unter ungünstigen Bedingungen, d.h. bei einer Pflanzenart und einem Feuchtegrad, die Klumpenbildung begünstigen, und bei einem maximal zulässigen Massenstrom ausschließen zu können. Dies bedeutet aber, dass bei günstigeren Bedingungen mehr Antriebsenergie für den Nachbeschleuniger aufgewandt wird, als für einen störungsfreien Betrieb des Auswurfkrümmers nötig wäre. Außer für die Steuerung des Nachbeschleunigers haben die gewonnenen Geschwindigkeitsmesswerte keinen Wert.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist daher, eine mobile Landmaschine zu schaffen, mit der Informationen von weiterreichender Bedeutung über den Erntegutstrom gewonnen werden können. Eine weitere Aufgabe ist, einen energieeffizienteren Betrieb eines auf einen Erntegutstrom einwirkenden Bearbeitungsorgans zu ermöglichen.
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Die erste Aufgabe wird gelöst, indem bei einer mobilen Landmaschine mit einem im Innern der Landmaschine verlaufenden Kanal zum Fördern eines Erntegutstroms mit mehreren Sensoren, unter denen sich ein Radarsensor und ein NIR-Sensor befinden können, der Radarsensor und der NIR-Sensor angeordnet sind, um einen gleichen Gutabschnitt des Erntegutstroms zur gleichen Zeit zu detektieren. Auf diese Weise können für eine gleiche Menge an Erntegut außer Geschwindigkeitsmesswerten auch Werte diverser anderer Eigenschaften, insbesondere die chemische Zusammensetzung bzw. die Menge an wertbestimmenden Inhaltsstoffen bestreffend, bereitgestellt werden. Die Kenntnis dieser Eigenschaften zusammen mit der Geschwindigkeit des Ernteguts, für das sie zutreffen, ermöglicht eine Beurteilung nicht nur der Verstopfungsgefahr, sondern auch der gesamten Erntemenge bzw. der Gesamtmenge von in dem Erntegut enthaltenen wertbestimmenden Bestandteilen und damit des wirtschaftlichen Werts des Ernteguts. Gleichzeitig kann in Kenntnis von Massenstrom und Zusammensetzung des Ernteguts ein angepasster, niedrigerer Wert für die Sollgeschwindigkeit festgelegt werden, was einen energiesparenden und materialschonenden Betrieb des Bearbeitungsorgans ermöglicht.
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Um einen gleichen Gutabschnitt des Erntegutstroms zur gleichen Zeit detektieren zu können, weisen der Radarsensor und der NIR-Sensor vorzugsweise überlappende Erfassungsbereiche auf, und der Erntegutstrom verläuft durch einen Überlappungsbereich der Erfassungsbereiche beider Sensoren.
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Vorzugsweise sind Radarsensor und der NIR-Sensor in einem gemeinsamen Sensorgehäuse untergebracht sind.
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Wenn dadurch die Sensoren eng zueinander benachbart sind, können ihre Erfassungsbereiche auf großer Länge überlappen. So kann ein geräumiger Überlappungsbereich erhalten werden, der dem gesamten Querschnitt des Erntegutstroms Platz bietet, und eine Beeinträchtigung der Auswertungsgenauigkeit durch Signalanteile von Erntegut, das sich nur im Erfassungsbereich eines der beiden Sensoren befindet, wird minimiert.
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Um eine Gesamtmenge des Ernteguts oder von Inhaltsstoffen desselben abschätzen zu können, sollte die Auswertungseinheit eingerichtet sein, Schätzwerte der Dichte des Erntegutstroms aus Messwerten des Radarsensors und/oder des NIR-Sensors, insbesondere aus empfangenen Signalintensitäten, abzuleiten.
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Dieselbe Auswertungseinheit kann außer mit dem Radarsensor und dem NIR-Sensor auch mit dem Bearbeitungsorgan verbunden sein, um wenigstens einen Betriebsparameter des Bearbeitungsorgans anhand von Erfassungsergebnissen des Radarsensors und des NIR-Sensors zu steuern.
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Die Auswertungseinheit kann insbesondere eingerichtet ist, eine Sollgeschwindigkeit des Gutstroms anhand von Ausgangsdaten des NIR-Sensors festzulegen und den wenigstens einen Betriebsparameter in einer Richtung zu verändern, die die Abweichung zwischen der Sollgeschwindigkeit und der vom Radarsensor erfassten Geschwindigkeit des Gutstroms vermindert. Eine solche, die vom NIR-Sensor erfassten Eigenschaften des Gutstroms berücksichtigende Steuerung erlaubt es, die Sollgeschwindigkeit niedriger festzulegen als dies bei Nichtberücksichtigung dieser Eigenschaften möglich wäre und so Energieverbrauch und Verschleiß der Landmaschine zu vermindern.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Feldhäckslers; und
- 2 einen Schnitt durch einen Auswurfkrümmer des Feldhäckslers mit Sensoren gemäß der Erfindung.
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1 zeigt als Beispiel einer mobilen Landmaschine im Sinne der Erfindung einen Feldhäcksler 1. Alternativ kommt auch ein Mähdrescher oder generell jede mobile Landmaschine in Betracht, die wie der hier gezeigte Feldhäcksler 1 ein Arbeitsaggregat 2 zum Abernten eines Feldbestandes trägt und einen internen Kanal 6 aufweist, entlang dessen das aus dem Feldbestand gewonnene Erntegut als ein Erntegutstrom gefördert und dabei verarbeitet wird.
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Im Falle des hier gezeigten Feldhäckslers 1 beginnt der Kanal 6 am Arbeitsaggregat 2 und verläuft von dort zwischen Einzugwalzen 3 hindurch über ein Häckselwerk 4 und einen Nachbeschleuniger 5 sowie durch einen Auswurfkrümmer 7. An einem Fenster 8 des Auswurfkrümmers 7 ist eine Sensorbaugruppe 9 montiert, die in 2 vergrößert gezeigt ist.
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In einem Gehäuse 10 der Sensorbaugruppe 9 sind ein Radarsensor 11 und ein NIR-Sensor 12 untergebracht. Beide emittieren Strahlung durch das Fenster 8 in den Kanal 6 und fangen von in dem Kanal gefördertem Erntegut reflektierte Strahlung auf. Jeder der beiden Sensoren 11, 12 hat um eine Strahlachse 13, 14 herum einen Erfassungsbereich 15, 16, in den er Strahlung emittiert und aus dem er reflektierte Strahlung auffangen und auswerten kann. Die Sensoren 11, 12 sind im Gehäuse 10 so montiert, dass ihre Erfassungsbereiche 15, 16, im Innern des Auswurfkrümmers 7 nahezu vollständig überlappen. Jedes Erntegutpartikel, das den Überlappungsbereich 17 durchläuft, beeinflusst somit die Ausgangssignale beider Sensoren 11, 12.
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Um die Geschwindigkeit des Teilchenstroms erfassen zu können, ist die Strahlachse 13 des Radarsensors 11 unter einem möglichst kleinen Winkel zur Längsrichtung des Kanals 6 und insbesondere unter einem kleineren Winkel als die Strahlachse 12 des NIR-Sensors 12 ausgerichtet.
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Eine Frequenzverschiebung zwischen ausgesandtem Strahl und aus dem Erfassungsbereich 15 empfangenem Echo gibt Aufschluss über die Geschwindigkeit der Teilchen; die Intensität des Echos ist ein Maß für ihre Menge. Der Radarsensor 11 liefert daher ein Ausgangssignal, das repräsentativ ist für die Geschwindigkeit und die Dichte des Erntegutstroms. Das vom NIR-Sensor 12 aufgefangene Spektrum liefert Aufschluss über die stoffliche Zusammensetzung des Erntegutstroms; auch seine Stärke erlaubt einen Rückschluss auf die Dichte des Erntegutstroms bzw. den Massenstrom entlang des Kanals 6.
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Ausgangssignale beider Sensoren 11, 12 laufen an einer Auswertungseinheit 18 (s. 1) zusammen. An der Auswertungseinheit 18 findet eine erste Auswertung der vom NIR-Sensor gelieferten Rohspektren statt, um den Anteil bestimmter Inhaltsstoffe am Erntegut abzuschätzen. Einer der für die Steuerung des Nachbeschleunigers 5 durch die Auswertungseinheit 18 relevanter Inhaltsstoff ist Wasser; andere Inhaltsstoffe können ermittelt werden, um daraus auf die Art des geernteten Pflanzenmaterials zu schließen. Das Ergebnis der Identifizierung kann ebenfalls für die Steuerung des Nachbeschleunigers 5 herangezogen werden, da die Art des Pflanzenmaterials die Form der daraus erhaltenen Häckselteilchen und deren Flugfähigkeit im Auswurfkrümmer 7 beeinflusst; sie kann darüber hinaus auch für eine Steuerung des Häckselwerks 4 bedeutsam sein.
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Die Auswertungseinheit 18 ist mit einer Funkschnittstelle 19 verbunden, um die Rohspektren des NIR-Sensors 12 oder die Ergebnisse einer von der Auswertungseinheit 18 anhand der Rohspektren vorgenommenen Abschätzung der Inhaltsstoffe des Ernteguts an eine entfernte Station zur Speicherung und/oder weiteren Auswertung zu übertragen. Da das Zusammenspiel von NIR- und Radarsensor es erlaubt, einer abgeschätzten Stoffzusammensetzung auch eine Menge an Erntegut zuzuordnen, für die sie zutrifft, ist anhand der so gesammelten Daten unter anderem eine Beurteilung des wirtschaftlichen Werts des Ernteguts in Echtzeit während des Erntevorgangs möglich.
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Die Kenntnis des Wassergehalts des Ernteguts und seines Massenstroms ermöglicht es der Auswertungseinheit 18, anstelle einer Drehzahl des Nachbeschleunigers 5, die unabhängig vom Wassergehalt des Ernteguts und bis hin zum maximal erreichbaren Massenstrom einen sicheren Guttransport im Auswurfkrümmer 7 sicherzustellen, eine an Feuchtegehalt und Massenstrom angepasste, geringere Drehzahl einzustellen, und ermöglicht so einen störungssicheren Betrieb des Feldhäckslers bei vermindertem Aufwand an Antriebsenergie. Weitere Eigenschaften des Ernteguts wie etwa die Art des Pflanzenmaterials und/oder eine am Häckselwerk 4 eingestellte Schnittlänge können ebenfalls Berücksichtigung finden.
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Einer bevorzugten Ausgestaltung zufolge legt die Steuereinheit 18 anhand der Daten der Sensoren 11, 12 nicht unmittelbar eine Drehzahl des Nachbeschleunigers 5 fest, sondern eine Sollgeschwindigkeit, die die Partikel des Erntegutstroms am Ort der Sensorbaugruppe 9 haben sollen. Dadurch ist es möglich, auf Ablagerungen, die die Geschwindigkeit des Materialstroms im Kanal 6 verringern und so eine Abweichung der vom Radarsensor 11 erfassten Geschwindigkeit vom Sollwert bewirken, durch Erhöhen der Drehzahl zu reagieren und so die Ablagerungen abzutragen, ohne dass diese eigens erfasst werden müssen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Feldhäcksler
- 2
- Arbeitsaggregat
- 3
- Einzugwalze
- 4
- Häckselwerk
- 5
- Nachbeschleuniger
- 6
- Kanal
- 7
- Auswurfkrümmer
- 8
- Fenster
- 9
- Sensorbaugruppe
- 10
- Gehäuse
- 11
- Radarsensor
- 12
- NIR-Sensor
- 13
- Strahlachse
- 14
- Strahlachse
- 15
- Erfassungsbereich
- 16
- Erfassungsbereich
- 17
- Überlappungsbereich
- 18
- Auswertungseinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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