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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerätesystem zur Ankopplung an ein Trägerfahrzeug für den Einsatz in der Landwirtschaft, insbesondere für Baum- und Reihenkulturen, beispielsweise für den Wein- oder Obstanbau. Das Gerätesystem umfasst eine Höhenverstellung eines Bearbeitungswerkzeugs und ist zur Bearbeitung von Böden, Pflanzen, Rebstöcken oder ähnlichen Nutzpflanzen ausgebildet. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren umfassend eine Höhenverstellung eines Bearbeitungswerkzeugs.
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2. Hintergrund
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Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Geräten für den Einsatz in der Landwirtschaft bekannt. Beispielsweise sind Bearbeitungswerkzeuge wie Entlauber, Vorschneider, Laubschneider, Laubhefter oder ähnliches bekannt, die an einem Trägerfahrzeug, wie beispielsweise einem Traktor, ankoppelbar sind. Entlauber werden zum Beispiel eingesetzt, um unnötiges Laub aus einer Rebzeile zu entfernen.
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Die Bedienung der oben erwähnten Geräte bzw. Werkzeuge durch den Anwender stellt diesen vor große Herausforderungen. Es muss bspw. darauf geachtet werden, dass das Werkzeug im Einsatz korrekt geführt und nicht in unerwünschten Kontakt mit dem Boden, Baumstämmen oder ähnlichen Teilen gelangt, wodurch das Werkzeug Schaden nehmen könnte. Zudem hat der Anwender auf eine Vielzahl weiterer Dinge gleichzeitig zu achten, wie beispielsweise auf andere, gegebenenfalls in der Nähe befindliche Fahrzeuge und/oder Personen, auf Hindernisse jeglicher Art, auf das exakte Einfahren in eine Rebzeile, auf das Einschalten und die Bedienung des Werkzeugs und je nach Anbaugerätetyp auf weitere optionale Einstellungsmöglichkeiten des Gerätes.
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Zudem können die oben erwähnten Werkzeuge als Anbauteile an einem Trägerfahrzeug auch in mehrfacher Weise an einem Trägerfahrzeug angekoppelt sein. Dadurch erhöht sich der Konzentrationsaufwand für den Anwender. Eine besondere Herausforderung stellt insbesondere die Einstellung der Höhe des Bearbeitungswerkzeugs dar.
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Die Druckschrift
DE 102012108012 A1 schlägt ein System vor, um die Steuerung der Arbeitsposition eines Bearbeitungsgeräts anzupassen. Hierzu misst ein Sensor die Position von Pflanzen in Fahrrichtung eines Geräteträgerfahrzeugs sowie die veränderte Position des Bearbeitungsgerät seit dem Zeitpunkt der Erfassung der Pflanzenposition, um anhand dieser beiden Messungen eine Anpassung der Arbeitsposition vorzunehmen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik stellt sich die Erfindung die Aufgabe, ein Gerätesystem zur Ankopplung an ein Trägerfahrzeug für den Einsatz in der Landwirtschaft bereitzustellen. Insbesondere stellt sich die Aufgabe, ein Gerätesystem bereitzustellen, das eine verbesserte und vereinfachte Bearbeitung von Böden oder Nutzpflanzen im Bereich der Landwirtschaft ermöglicht. Diese Ziele sollen insbesondere mit einem Gerätesystem erreicht werden, bei dem Positionsänderungen eines Bearbeitungswerkzeugs automatisiert und unter Vermeidung unnötiger Änderungen der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs durchgeführt werden.
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Diese und weitere Aufgaben, die beim Lesen der nun folgenden Beschreibung noch genannt werden und/oder vom Fachmann erkannt werden können, werden mit einem Gerätesystem nach dem unabhängigen Anspruch 1, einem Verfahren nach Anspruch 2, sowie einem Trägerfahrzeug nach Anspruch 15 gelöst. Vorteilhafte weitere Ausführungsformen ergeben sich durch die Gegenstände der Unteransprüche.
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3. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Gerätesystem ist zur Ankopplung an ein Trägerfahrzeug eingerichtet und für den Einsatz in der Landwirtschaft, insbesondere für Reihenkulturen, beispielsweise für den Wein- und Obstbau geeignet. Das Gerätesystem umfasst ein Bearbeitungswerkzeug, eine Verstellvorrichtung zur Änderung einer Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs, eine Sensoreinrichtung und eine Steuerung. Die Steuerung ist dazu eingerichtet, eine Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs an die sich aufgrund von Variationen in der Umgebung, bspw. Höhenänderungen des Bodens, automatisiert anzupassen. Die Sensoreinrichtung ist zur Erfassung von Sensordaten für mindestens eine Abstandsmessung zur Umgebung, insbesondere zum Boden, konfiguriert. Die Steuerung umfasst ferner Mittel zur Filterung der Sensordaten, wobei die Mittel zur Filterung so konfiguriert sind, dass Störeinflüsse, insbesondere durch fluktuierende Vorkommnisse von Steinen, Sträuchern, Bodenlöchern, Äste, Unkraut o. Ä., vermindert werden. Hierdurch können vorteilhafterweise unnötige Änderungen der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs verringert oder sogar vermieden werden, wodurch die Bearbeitung optimiert wird.
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Das Bearbeitungswerkzeug kann zum Beispiel zur Bearbeitung von Nutzpflanzen, wie Weinreben oder Obstbäumen, oder auch von Böden eingesetzt werden. Das Bearbeitungswerkzeug kann beispielsweise ein Laubschneider, ein Vorschneider, ein Entlauber, ein Werkzeug zur Unkrautentfernung oder ähnliches sein. Es sind auch weitere Bearbeitungswerkzeuge denkbar und vom Prinzip der vorliegenden Erfindung umfasst, die für den Fachmann beim Lesen der Beschreibung in naheliegender Weise ersichtlich sind. Der Begriff „Bearbeitungswerkzeug“ ist hierhin austauschbar und synonym mit „Werkzeug“ oder auch „Anbaugerät“ aufzufassen.
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Höhenveränderungen des Bodens stellen den Anwender vor große Herausforderungen, insbesondere in Steilhängen, da der Anwender auf viele Dinge gleichzeitig achten muss und insbesondere darauf Acht geben muss, dass das Bearbeitungswerkzeug zum einen keinen Schaden durch Kollision mit Hindernissen nimmt und sich zum anderen an der optimalen Position für den jeweiligen Anwendungsfall befindet. Hierfür stellt das erfindungsgemäße Gerätesystem durch die automatische Anpassung der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs eine vorteilhafte Erleichterung für den Anwender bereit, da sich dieser beispielsweise auf die Lenkung des Trägerfahrzeugs konzentrieren kann. Diese Erleichterung wird unter anderem beim Einsatz von mehreren Bearbeitungswerkzeugen, welche ebenfalls Gegenstand der Erfindung und von dem erfindungsgemäßen Gerätesystem umfasst sind, deutlich.
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Zum Beispiel können zwei oder mehrere Bearbeitungswerkzeuge auf unterschiedlichen oder den gleichen Seiten des Trägerfahrzeugs angeordnet sein, wobei die automatisierte Anpassung der jeweiligen Arbeitsposition des jeweiligen Bearbeitungswerkzeugs separat durch die Verstellvorrichtung erfolgt.
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Die Verstellvorrichtung kann beispielsweise ein oder mehrere, gegebenenfalls höhenverstellbare, Hubmast(en) umfassen. Es sind jedoch auch andere Ausführungsformen der Verstellvorrichtung im Gegenstand der vorliegenden Erfindung umfasst, wie beispielsweise eine Parallelogrammführung oder eine andere gelenkbasierte Mechanik. Der Antrieb der Verstellvorrichtung kann pneumatisch, hydraulisch, elektrisch oder auf ähnliche Weise ausgeführt sein. An einem Steilhang mit an unterschiedlichen Seiten des Trägerfahrzeugs befestigten Werkzeugen stellt das erfindungsgemäße Gerätesystem einen besonderen Vorteil bereit, da zum Beispiel die Position von bergseitig und talseitig befindlichen Werkzeugen unabhängig angepasst werden kann. Die Änderung der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeug kann eine Höhenverstellung umfassen, wobei die Höhenverstellung eine translatorische Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs und/oder eine rotatorische Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs umfasst. Damit wird vorteilhaft eine flexible Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs bereitgestellt.
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In vorteilhafter Weise ermöglicht die Sensoreinrichtung die Bereitstellung von Sensordaten für mindestens eine Abstandsmessung. Die Steuerung umfasst ferner Mittel zur Filterung der Sensordaten. Dies stellt den besonderen Vorteil bereit, dass Messungenauigkeiten in geeigneter Weise bereinigt werden können. Die Filterung umfasst dabei als Parameter die Zeit und die Werte der aufgezeichneten Messdaten, vorzugsweise Distanzdaten, kann jedoch auch weitere relevante Parameter umfassen, die geeignet sind eine Filterung von Daten vorzunehmen. Die Filterung dient dazu, Störeinflüsse der Messung zu vermindern oder zu vermeiden. Störeinflüsse können beispielsweise durch dünne Äste, Unkraut, lange Gräser u.ä. hervorgerufen werden, die von den Sensoren zwar als Hindernis erkannt werden, aber eigentlich keine Änderung der Arbeitsposition des Werkzeugs benötigen. Dadurch kann unter anderem die Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs auf verbesserte Weise automatisch eingestellt werden.
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Ein weiterer Verdienst dieser Erfindung ist die mit der Filterung umfasste Verringerung von unnötigen Änderungen der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs. Dadurch wird beispielsweise die Betätigung der Verstellvorrichtung, z.B. der Hubmasten, verringert, das Material der beteiligten Bauelemente zur Verstellung der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs wird dadurch weniger belastet und der Verschleiß des Gerätesystem und der damit umfassten Vorrichtungen, Einrichtungen und Geräte wird in vorteilhafter Weise reduziert. Beispielsweise werden durch eine entsprechende Filterung nur erwünschte bzw. zwingend notwendige Änderungen der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs ausgeführt.
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Die Steuerung kann eine eigene Steuerung des Anbaugerätes sein, das an beliebiger Position des Anbaugerätes oder Trägerfahrzeuges integriert/positioniert ist, sie kann aber auch in der Steuerung des Trägerfahrzeuges umfasst sein.
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Die gegenwärtige Erfindung umfasst weiterhin ein Verfahren zur Erreichung zumindest einiger der oben genannten Ziele. Das Verfahren betrifft die Anpassung einer Arbeitsposition eines Bearbeitungswerkzeugs für den Einsatz in der Landwirtschaft an einem Trägerfahrzeug, insbesondere für Reihenkulturen, wie beispielsweise für den Wein- und Obstbau, zur Laubbearbeitung, Bodenbearbeitung oder einer Kombination hieraus. Das Verfahren umfasst die Bereitstellung einer Verstellvorrichtung zur Änderung einer Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs, die Bereitstellung einer Sensoreinrichtung und die Bereitstellung einer Steuerung. Ferner umfasst das Verfahren eine automatisierte Anpassung der Arbeitsposition durch die Steuerung aufgrund von Variationen in der Umgebung, insbesondere Höhenänderungen des Bodens. Zudem umfasst das Verfahren die Erfassung von Sensordaten für mindestens eine Abstandsmessung zur Umgebung, insbesondere zum Boden und die Bereitstellung von Mitteln zur Filterung der Sensordaten, wobei die Mittel zur Filterung so konfiguriert sind, dass Störeinflüsse, insbesondere fluktuierende Vorkommnisse von Steinen, Sträuchern, Bodenlöchern, Äste, Unkraut o. Ä., vermindert werden und insbesondere nicht zu unnötigen Änderungen der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs führen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Abstandsmessung zur Umgebung des erfindungsgemäßen Gerätesystems oder des erfindungsgemäßen Verfahrens ferner die kürzeste Distanz zwischen Bearbeitungswerkzeug und Umgebung, insbesondere dem Boden, umfassen, wobei die Sensoreinrichtung vorzugsweise keine physischen Abtastmittel zwischen Bearbeitungswerkzeug und Umgebung umfasst.
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Es kann jedoch auch eine weitere Distanz als die kürzeste Distanz gemessen werden. Die kürzeste Distanz bietet den Vorteil, dass Hindernisse in unmittelbarer Nähe erfasst sind. Durch einen Verzicht auf physische Abtastmittel wird die Konstruktion des Gerätesystems und das Verfahren wesentlich vereinfacht. Jedoch können alternativ auch physische Abtastmittel, wie z.B. Abtasträder o. Ä. angewandt werden, auch wenn dies nicht bevorzugt ist.
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In einer weiteren Ausführungsform können die Mittel zur Filterung der Sensordaten des Gerätesystems oder des Verfahrens ferner so konfiguriert sein, dass die über einen Zeitbereich T ermittelten Sensordaten, die vorzugsweise punktuelle Mindestabstände zwischen dem Bearbeitungswerkzeug und der Umgebung umfassen, sortiert werden, wobei die Sortierung vorzugsweise auf- oder absteigend ausgestaltet ist und wobei nur ein Teilbereich X der sortierten Sensordaten zur Abstandsmessung verwendet wird.
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Der Zeitbereich T und der Teilbereich X sind variabel und flexibel einstellbar. Durch die Sortierung und die Einteilung der Sensordaten in einen Teilbereich X wird sichergestellt, dass Messpunkte, die auf Störeinflüsse, wie z.B. Bodenlöcher, die zu großen punktuellen Mindestabständen führen, oder Gräsern, die zu kleinen punktuellen Mindestabständen führen, zurückzuführen sind, vorzugsweise nicht in der Ermittlung der Höhenverstellung und/oder der Anpassung der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs berücksichtigt werden. Falls gewünscht, können jedoch durch die Anpassung des Teilbereichs X und/oder des Zeitbereichs T alle Sensordaten berücksichtigt werden. Die Sortierung der Daten ist nützlich, um den Wertebereich der Sensordaten sinnvoll einzuteilen und kann der Größe der Werte nach geschehen. In einer Ausführungsform kann der Teilbereich X auch nur die größten Werte umfassen, wenn beispielsweise nur von Störeinflüssen auszugehen ist, die kleinere Sensorwerte bzw. punktuelle Mindestabstände liefern, wie beispielsweise Äste, Unkraut, Steine ö. Ä. Dies ist abhängig von der Beschaffenheit des Bodens. Durch die flexiblen Einstellungsmöglichkeiten der Filterung kann so sehr effizient eine bodenspezifische Anpassung der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs vorgenommen werden.
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Die Dauer des Zeitbereichs T des Gerätesystems oder Verfahrens kann vorzugsweise 10 ms bis 1000 ms, vorzugsweise 50 ms bis 600 ms, weiter bevorzugt 60 ms bis 400 ms und am meisten bevorzugt mindestens 60 ms bis 300 ms betragen. Durch die Festlegung eines Zeitbereichs kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass nicht zu viele und nicht zu wenige Sensordaten aufgezeichnet werden, um die Filterung anzuwenden und/oder die Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs vorzunehmen.
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Der Teilbereich X des Gerätesystems oder Verfahrens kann maximal 95%, vorzugsweise maximal 90%, weiter bevorzugt maximal 60%, ferner bevorzugt maximal 50% und am meisten bevorzugt maximal 30% aller im Zeitbereich T ermittelten und sortierten Sensordaten umfassen. Durch die Begrenzung des Teilbereichs X können Ausreißer der Sensordaten in vorteilhafter Weise ausgeschlossen werden. Störeinflüsse, wie z.B. Äste oder Unkraut, können nämlich zu zu hohen oder zu niedrigen Messwerten führen. Durch die Begrenzung des Teilbereichs X und somit des Ausschlusses dieser Messwerte können beispielsweise unnötige Verstellungen des Bearbeitungsgeräts vermindert werden. In einer beispielhaften Ausführung kann der Teilbereich X sinnvoll so gewählt werden, dass Ausreißer der Messwerte, z.b. zu kleine Abstände nicht umfasst ist. Die automatische Anpassung der Arbeitsposition des Bearbeitungsgeräts ist somit verbessert und effizient.
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Der Teilbereich X kann ausgehend von einem Wert Y der sortierten Sensordaten je zur Hälfte in eine obere und eine untere Richtung der sortierten Sensordaten gerichtet sein, wobei der Wert Y im Bereich von 40-160%, vorzugsweise 60-140%, weiter bevorzugt 80-120%, noch weiter bevorzugt 90-110%, noch weiter bevorzugt 95-105% und am meisten bevorzugt 99-101% des arithmetischen Mittelwert der sortierten Sensordaten liegt, oder im Bereich von 40-160%, vorzugsweise 60-140%, weiter bevorzugt 80-120%, noch weiter bevorzugt 90-110%, noch weiter bevorzugt 95-105% und am meisten bevorzugt 99-101% des Medianwert der sortierten Sensordaten liegt. Hiermit wird vorteilhaft eine flexible Anpassung der Filterung bereitgestellt. Sowohl der Teilbereich X, welcher bestimmen kann wie viele Sensordaten zur automatischen Anpassung der Arbeitsposition verwendet werden, als auch der Wert Y, welcher bestimmt, um welchen Wert der im Zeitbereich T aufgezeichneten Sensordaten der Teilbereich X befindlich ist, sind einstellbar eingerichtet.
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Eine beispielhafte Filterung umfasst einen Zeitbereich von 100ms, in welchem z.B. 100 Abstände zwischen dem Bearbeitungsgerät und dem Boden aufgezeichnet werden. Während des Zeitbereichs befindet sich auf dem Boden ein kleiner Strauch, welcher dazu führt, dass die gemessenen Abstände zwischen Bearbeitungsgerät und dem Strauch zu Abständen von ca. 50cm führen.
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Beispielhaft betrifft dies 10 Messpunkte, die restlichen verbleibenden 90 Messpunkte liefern Werte zwischen 98-102cm oder auch 95-105cm, welche dem Abstand zwischen Bearbeitungsgerät und Boden ohne Strauch entsprechen. Die 100 Messwerte können nun der Größe nach aufsteigend sortiert werden. Wird nun der Teilbereich X mit z.B. 40% angesetzt werden 40 Sensorwerte zur eigentlichen Verstellung herangezogen. Wenn als Y Wert der Medianwert angesetzt wird, umfasst der verwendete Sensorbereich die Sensorwerte 31-70. Die restlichen Sensorwerte 1-30 sowie 71-100 werden nicht verwendet. Aus den Sensorwerten 31-70 kann nun bspw. Der Mittelwert gebildet werden, welcher dann zur Bestimmung der Verstellung des Bearbeitungswerkzeugs verwendet wird. In diesem Beispiel werden somit vorteilhaft die störbehafteten Messwerte 1-10 aussortiert und haben keinen Einfluss auf die Verstellung des Bearbeitungswerkzeugs und unterbinden somit eine möglicherweise unnötige Verstellung des Bearbeitungswerkzeugs. Alternativ können als X-Wert z.B. 20% und als Y-Wert z.B. 110% des Mittelwertes der 100 Messpunkte angesetzt werden. Wenn der Mittelwert z.B. bei 90 cm liegt, dann entspricht Y=90 cm *1,1 = 99cm. Es wird dann der Punkt aus der aufsteigenden Liste der 100 Messwerte herausgesucht, der am nächsten an dem Wert von 99 cm liegt und um diesen Wert wird der Teilbereich X aufgespannt. Z.B. sei der Wert, der am nächsten an dem Wert von 99 cm liegt, der 55. Messwert der aufsteigend sortierten Messwerte, dann werden die 10 größeren und 9 kleineren Werte (alternativ die 9 größeren und 10 kleineren Werte) sowie der Wert selber selektiert - entsprechend der Teilbereichsgröße X von 20%. Dies entspricht also den Werten 46-65 oder 45-64. Alternativ kann, wie oben beschrieben, das gesamte Beispiel auch mit einer absteigend sortierten Messreihe erfolgen.
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In einer weiteren Ausführungsform können die Mittel zur Filterung der Sensordaten eine mehrfache Filterung der Sensordaten umfassen, insbesondere durch Nacheinanderschaltung von mehreren Filtern. Die Mittel zur Filterung der Sensordaten können ferner einen Proportional-Integral-Differential, PID, Regler, einen Median-Filter, einen Kalman-Filter, einen Cauchy-Filter, einen Rasiowa-Sikorski-Filter, einen Frechet-Filter oder eine Kombination der zuvor genannten Regler bzw. Filter umfassen. Damit kann vorteilhaft eine verbesserte Anpassung der Arbeitsposition des Bearbeitungsgeräts erzielt werden. Dies könnte gegebenenfalls aber nicht zwingend dann zutreffen, wenn eine erste Filterung nicht ausreichend eingerichtet ist, eine sinnvolle Filterung vorzunehmen. Ein nachgeschalteter Filter kann im weiteren Sinne ein PID Regler sein, welcher gegebenenfalls auch alleine eingesetzt werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Sensoreinrichtung mehrere Sensoren zur Abstandsmessung umfassen, wobei die Sensoren so eingerichtet sind, dass sie lotrecht nach unten, insbesondere Richtung Boden, gerichtet sind oder in einem Winkel von 0-90°, vorzugsweise 0-80°, weiter bevorzugt 0-60°, weiter bevorzugt 0-40°, am meisten bevorzugt 0-15° schräg bezüglich der lotrechten Ebene nach vorne und/oder nach hinten in Bewegungsrichtung des Trägerfahrzeugs und/oder seitlich gerichtet sind. Die lotrechte Ebene ist dabei durch eine Ebene definiert, die im Wesentlichen einen rechten Winkel mit dem Boden bildet. Ein Winkel von 0° bezüglich der lotrechten Ebene ist dabei so zu verstehen, dass der Sensor lotrecht nach unten zum Boden gerichtet ist. Die Sensoren können vorteilhafterweise nach vorne oder nach hinten und oder auch seitlich in den Winkelbereichen bezüglich der Fahrrichtung des Trägerfahrzeugs ausgeführt sein. Es sind auch Kombinationen aus einer Winkelanstellung nach vorne/hinten und zur Seite vom erfindungsgemäß umfasst, um jegliche Richtung der Sensoren abzudecken. Damit wird vorteilhaft eine große Variabilität der Sensoranstellung bereitgestellt. Der Begriff „seitlich“ kann auch als „rechts“ oder „links“ austauschbar verwendet werden.
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Die Sensoreinrichtung kann Ultraschallsensoren, Reflexlichtschalter, Radar, Kamerasystem und/oder sonstige Vorrichtungen und/oder Kombinationen davon umfassen, die zur Distanzmessung geeignet sind. Bevorzugt sind Reflexlichtschalter, insbesondere Laser. Der Erfassungsbereich der Sensoren erstreckt sich vorteilhaft lotrecht bzw. senkrecht nach unten zum Boden. Ein erster Sensor kann vorzugsweise in Fahrtrichtung des Trägerfahrzeugs gesehen in einem vorderen Bereich am Anbaugerät angeordnet sein, möglichst in einem geringen Abstand, bspw. 0-5 cm, vorzugsweise 0-2 cm, am meisten bevorzugt 0-1 cm zu der vordersten Kante des Anbaugeräts. Diese Anordnung des Sensors kann einen Vorteil darstellen, da hier die gemessene Arbeitshöhe besonders relevant sein kann. Ein zweiter Sensor kann seitlich oder nach hinten versetzt angeordnet sein, ein Versatz kann durch eine andere Position oder einen anderen Winkel zur lotrechten Ebene bestimmt werden. Aus dieser Anordnung kann sich der Vorteil ergeben, ein breiteres Spektrum aus Sensordaten bereitzustellen, die gefiltert werden können. Es sind auch Ausführungsformen von Sensoren umfasst, die bereits mehrere Messpunkte liefern. In vorteilhafter Weise kann sichergestellt werden, dass die Anpassung der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs, beispielsweise eine Korrektur der Höhe, unabhängig von einer Lage, einer Position und/oder von Betriebszuständen des Trägerfahrzeugs sowie unabhängig von einer Geschwindigkeit, eines Lenkeinschlags und/oder einer Schrägstellung des Trägerfahrzeugs oder weiteren denkbaren Konfigurationen erfolgen kann.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren genauer erläutert. Hierbei zeigt:
- 1 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätesystems an einem Trägerfahrzeug vor der Einfahrt in einen Weinberg in einer Seitenansicht;
- Fig. 2 eine Darstellung eines herkömmlichen Gerätesystems an einem Trägerfahrzeug bei der Einfahrt in einen Weinberg, wobei nachteilig eine Kollision stattfindet in einer Seitenansicht;
- 3 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätesystems an einem Trägerfahrzeug bei der Fahrt in einem Weinberg in einer Seitenansicht;
- 4 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätesystems an einem Trägerfahrzeug bei der Einfahrt in einen Weinberg in talseitiger Richtung in einer Seitenansicht;
- 5 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätesystems zur zweiseitigen Bearbeitung beim Einsatz in einem Seitenhang in einer Seitenansicht;
- 6 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätesystems zur zweiseitigen Bearbeitung unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs in einer Frontansicht;
- 7a eine Darstellung einer Aufzeichnung von eingelesenen Sensordaten;
- 7b eine Darstellung einer Filterung von Sensordaten.
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5. Ausführliche Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
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In den 1-4 ist ein Gerätesystem 1 dargestellt, welches an einem Trägerfahrzeug 100 angekoppelt bzw. befestigt ist. Dargestellt ist zudem ein vom Gerätesystem 1 umfasstes Bearbeitungswerkzeug 10, eine Verstellvorrichtung 15, eine Sensoreinrichtung 20 und eine Steuerung 25. Die Sensoreinrichtung 20 umfasst in dieser Ausführungsform zwei Sensoren, die an der Unterseite des Bearbeitungswerkzeugs 10 angeordnet sind. Dabei ist ein erster Sensor vorne an der Unterseite des Bearbeitungswerkzeugs 10 und ein zweiter Sensor hinten an der Unterseite des Bearbeitungswerkzeugs montiert. So kann vorteilhafterweise ein kürzester Abstand zum Boden gemessen werden, wodurch sichergestellt wird, dass durch die Anpassung der Arbeitsposition basierend auf den Messwerten des vordersten Bereichs dieser nicht mit dem Boden kollidiert. Beim Einfahren in einen Steilhang ist dieser Bereich im Besonderen der Gefahr einer Kollision ausgesetzt. Die lotrechte Ebene, bezüglich derer die Winkelanstellung der Sensoren erfolgt, verläuft in der in 1 angedeuteten H-Richtung.
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2 zeigt eine Kollision beim Einfahren in einen Steilhang, wie sie etwa stattfinden kann, wenn kein erfindungsgemäßes Gerätesystem 1 oder Verfahren am Trägerfahrzeug 100 Anwendung findet und der Anwender abgelenkt ist. Um eine Kollision zu vermeiden muss eine Höhenverstellung, gemäß der in 2 angedeuteten Pfeilrichtung, beim Einfahren stattfinden.
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3 zeigt das erfindungsgemäße Gerätesystem 1 angekoppelt an ein Trägerfahrzeug 100, wie in 1, beim Einsatz in einem Steilhang. Die automatisierte Anpassung der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs 10 wurde beim Einfahren in die Steigung automatisch bewirkt (das Werkzeug wurde also angehoben) und das Werkzeug anschließend wieder automatisch in die optimale Arbeitsposition abgesenkt.
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4 zeigt das erfindungsgemäße Gerätesystem 1 angekoppelt an einem Trägerfahrzeug 100, wie in 1 und 3, beim talwärtigen Einfahren in einen Steilhang. Hierbei erfolgt erfindungsgemäß die automatisierte Anpassung der Höhe des Bearbeitungswerkzeugs, indem das Werkzeug beim Einfahren zunächst abgesenkt wird, um die richtige Arbeitsposition sicher zu stellen. Während der Traktor einfährt neigt er kontinuierlich sich nach unten in Richtung Tal, bis beide Achsen im Steilhang sind. Das erfindungsgemäße System erlaubt ein kontinuierliches Nachführen des Werkzeugs in Reaktion auf diesen Neigungsvorgang beim Ein- und Ausfahren in eine Steigung. Der Anwender kann beispielsweise vor der gesamten Bearbeitung basierend auf der Art des Bearbeitungswerkzeugs eine gewünschte Höhe als Soll-Wert einstellen, welche beim entsprechenden Einsatz eingehalten wird. Der Anwender muss sich daher beim Einsatz nicht mehr um diese Einstellungsmöglichkeit bemühen und kann stattdessen dafür Sorge tragen, dass das Trägerfahrzeug 100 sicher bedient wird.
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5 zeigt beispielhaft eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätesystems 1, welches ein erstes (bergseitiges) 10 und ein zweites (talseitiges) 11 Bearbeitungswerkzeug umfasst. Dies betrifft zum Beispiel einen bergseitigen und einen talseitigen Laubschneider. Angedeutet sind ebenfalls die Drehpunkte des Hubmastes der Verstellvorrichtung 15. In diesem Fall umfasst die Verstellvorrichtung zwei separate Hubmasten 16, 17. Die Hubmasten 16, 17 können individuell in der Höhe eingestellt werden. Das bergseitige Bearbeitungswerkzeug 10 kann, durch den Hubmasten 16, höher ausgefahren werden, das talseitige Bearbeitungswerkzeug 11 kann, durch den Hubmasten 17, weniger stark ausgefahren werden. Insbesondere beim Wenden des Trägerfahrzeugs im Steilhang mit zwei Hubmasten kommt der erfindungsgemäße Vorteil zur Geltung, da die Höhe über dem Boden kontinuierlich und automatisch angepasst wird. Ohne das erfindungsgemäße Gerätesystem müsste der Anwender manuell korrigieren.
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Die Anforderung der Anpassung der Arbeitsposition des Bearbeitungswerkzeugs ergibt sich aus der Anwendung der Geräte. So müssen bspw. Entlauber im Bereich der Traubenzone entlauben, Vorschneider müssen Triebe in einer bestimmten Höhe schneiden, Laubschneider müssen unter anderem die nach oben überstehenden Triebe schneiden, dürfen jedoch nicht so niedrig ausgeführt werden, dass sie mit den Stickeln kollidieren. Bei Laubheftern als Bearbeitungswerkzeug muss eine Schnur auf einer definierten Höhe eingezogen werden, um die aufgerichteten Triebe sinnvoll zu halten.
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6 zeigt eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Gerätesystems 1 zur zweiseitigen Bearbeitung unter Verwendung eines Bearbeitungswerkzeugs in einer Frontansicht. Das des Bearbeitungswerkzeug 10 ist in der Darstellung in 6 an der Front des Trägerfahrzeugs 100 angekoppelt. In der dargestellten Ansicht wird eine Distanz zum Boden mit Sensor 21 gemessen und beispielsweise eine in Fahrtrichtung gesehen linke Weinbergzeile (in der Darstellung rechts) bearbeitet. Soll beispielsweise eine in Fahrtrichtung gesehen rechte Weinbergzeile bearbeitet werden, kann das Bearbeitungswerkzeug 10 geschwenkt werden (z.B. um einen Drehpunkt, dem der Drehwinkelsensor 22 zugeordnet ist). Nach dem schwenken kann der Sensor (22) eine Distanz zum Boden messen/erfassen.
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6 zeigt insbesondere beispielhaft eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gerätesystems 1, welches einen Entlauber als Bearbeitungswerkzeug 10 umfasst, der an einem Trägerfahrzeug 100 angekoppelt ist. Der Entlauber als Bearbeitungswerkzeug 10 ist zudem zu beiden Seiten schwenkbar eingerichtet. Das Bearbeitungswerkzeug umfasst ferner eine Sensoreinrichtung 20, die zwei Sensoren (21, 22) beinhaltet. Beide Sensoren sind so eingerichtet, dass sie auf der jeweiligen Seite zum Boden hin die Distanz messen und basierend darauf, erfindungsgemäß eine Höhenverstellung des Bearbeitungswerkzeugs 10 erfolgen kann. In 6 ist Sensor 21 zum Boden ausgerichtet und sammelt die Messpunkte, während Sensor 22 nicht zum Boden ausgerichtet ist. Es ist ferner möglich, nur einen Sensor 21 oder eine Vielzahl an Sensoren an dem Entlauber als Bearbeitungswerkzeug 10 zu verwenden. Bei Verwendung von einem Sensor 21 kann dieser so eingerichtet sein, dass beim Schwenken des Bearbeitungswerkzeugs 10 auf die andere Seite, der Sensor 21 durch einen Stellmotor so angepasst wird, dass er zum Boden ausgerichtet ist und zur Abstandsmessung sinnvoll eingesetzt werden kann. Weiterhin kann ein Drehwinkelsensor 22 eingesetzt werden, der beispielsweise die aktuelle Position des Bearbeitungswerkzeugs 10 erfasst.
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Die Anordnung aus 6, bestehend aus einem Bearbeitungswerkzeug, das höhenverstellbar eingerichtet ist und zu beiden Seiten betrieben werden kann, bietet den Vorteil, dass damit beim Befahren einer Rebzeile mit dem Trägerfahrzeug 100 die der Sonne abgewandte Seite bearbeitet werden kann, sodass bspw. die Trauben der Rebzeile schneller abtrocknen können und es dadurch zu einer Verringerung des Krankheitsbefalls durch Pilze kommt. Die der Sonne zugewandten Trauben werden nicht bearbeitet und sind durch die Blätter vor Sonneneinstrahlung geschützt. Die Drehung des Entlaubers als Bearbeitungswerkzeug 10 bietet den Vorteil bspw. Beim Hoch- oder Runterfahren des Trägerfahrzeugs in einer Rebzeile die jeweils richtig Seite bearbeiten zu können.
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7a zeigt beispielhaft eingelesene Sensormesswerte, die über einen Zeitbereich T von 30 ms (bevorzugt sind 60 bis 300 ms) von der Sensoreinrichtung aufgezeichnet wurden. Insgesamt liegen 30 Messwerte vor. Es wurde an jedem Messpunkt eine minimale Distanz zum Boden gemessen und im Diagramm auf der Ordinate (=Y-Achse) aufgetragen. Die Messwerte offenbaren Fluktuationen, die durch den Untergrund bedingt sind. Beispielsweise sind die sehr kleinen Messwerte 3 und 19 in 7a auf etwaige, auf dem Boden befindliche Steine oder Äste zurückzuführen. Daher ist der Abstand zwischen dem Bearbeitungsgerät und den erfassten Messpunkten auf den Steinen oder Ästen geringer als der Abstand zwischen dem Bearbeitungsgerät und dem störfreien Boden. Eine Filterung ist notwendig, um diese, durch die Störgrößen verursachten Messschwankungen, vorteilhaft herauszufiltern und eine unnötige automatische Anpassung der Arbeitsposition bedingt durch eine Fehlindikation der Sensordaten zu vermeiden.
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7b zeigt beispielhaft eine Filterung der 30 Messwerte in aufsteigender Reihenfolge. Die Messwerte wurden zunächst der Größe nach, entsprechend des gemessenen minimalen Abstands zwischen Bearbeitungsgerät und Boden, aufsteigend sortiert. Es wird dann ein Teilbereich X, der in diesem Beispiel ohne den Wert des linken Randes insgesamt 20/30 = 66,6% der Messwerte umfasst, zur Filterung und weiteren, eigentlichen Abstandsmessung und zur Anpassung der Arbeitsposition verwendet. Die restlichen Werte werden abgeschnitten. Der Teilbereich X wird um den Wert Y gelegt, und zwar je zur Hälfte zu den größeren und zu den kleineren Messwerten hin. In diesem Beispiel entspricht der Wert Y 100% des Wertes des Medians der Messwerte. Die Messwerte 1-5 sowie 26-30 sind in dieser beispielhaften Ausführung somit nicht von Relevanz, um den eigentlichen Abstand zwischen Bearbeitungsgerät und Boden zu ermitteln. Die Werte 6-25 können nun gemittelt werden, um einen skalaren Wert von 590 mm (beispielhaft sei die Y-Achse mit der Einheit mm behaftet) zu erhalten. Basierend auf diesem Wert kann nun die Verstellung des Bearbeitungswerkzeugs, bspw. durch einen Abgleich mit einer gewünschten Soll-Größe erfolgen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012108012 A1 [0005]
