DE102022212490A1

DE102022212490A1 - Verfahren zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands eines landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE102022212490A1
Application number: DE102022212490.1A
Authority: DE
Inventors: David Reiser
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-11-23
Filing date: 2022-11-23
Publication date: 2024-05-23
Also published as: US20240164238A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands eines landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) zum Bearbeiten einer landwirtschaftlichen Fläche (16), wobei das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug (14) mittels eines Radarsensors (20) erfasst wird, um Radarsensordaten zu erhalten, und die Zustandsinformation bezüglich des Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) unter Verwendung der Radarsensordaten des Radarsensors (20) mittels einer Recheneinheit ermittelt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands eines landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zum Bearbeiten einer landwirtschaftlichen Fläche sowie einer landwirtschaftliche Arbeitsmaschine mit einem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug zum Bearbeiten einer landwirtschaftlichen Fläche und einem Radarsensor zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs nach Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Feldspritzen sind wichtige Maschinen in der modernen Landwirtschaft. Sie werden hauptsächlich für die Bestandspflege im Acker und Gemüsebau eingesetzt (Konventionell und Biolandbau). Es gibt diese als Traktor Anbaugeräte und Selbstfahrer. Typische Anwendungsgebiete sind die gleichmäßige Verteilung von Herbiziden, Pestiziden und Fungiziden, Dünger, sowie Metallen (z.B. Kupfer) im biologischen Landbau.
Um Abdrift durch Wind zu vermeiden und eine gute und effektive Benetzung der Pflanzen zu gewährleisten, muss das Gestänge möglichst exakt im gleichen Abstand über den Bestand geführt werden. Dies muss auch bei hohen Arbeitsgeschwindigkeiten von bis zu 30 km/h möglich sein. Ältere Modelle nutzen Tastsensoren für die Höhenführung des Gestänges. Bei neuen Maschinen wird die Höhenführung mit mehreren auf dem Gestänge angebrachten Ultraschallsensoren umgesetzt. Jedoch hat dieses Verfahren durch die 1D-Erfassung der Umwelt Schwierigkeiten unter sich wechselnden Bedingungen zuverlässig zu arbeiten. Löcher im Bestand führen zu geringeren Abstand als geplant, einzelne hoch gewachsene Pflanzen können zu hohem Abstand führen und somit zu mehr Abdrift des Sprühmittels. Zusätzlich kann durch die 1D-Erfassung keine flexible und vorausschauende Gestänge Anpassung abhängig von der Fahrgeschwindigkeit umgesetzt werden.
Die DE 10 2016 116 809 A1 offenbart ein Regelsystem für ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug mit einem Verteilergestänge zum Ausbringen von Material, wie Düngemittel, Pflanzenschutzmittel oder Saatgut, mit mehreren Radarsensoren, welche an dem Verteilergestänge angeordnet sind, um den Abstand des Verteilergestänges zum Boden als auch die Geschwindigkeit des Verteilergestänges zu ermitteln.
Offenbarung der Erfindung
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands eines landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zum Bearbeiten einer landwirtschaftlichen Fläche, mit den Schritten:

- Erfassen des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs mittels eines Radarsensors, um Radarsensordaten zu erhalten; und
- Ermitteln der Zustandsinformation bezüglich des Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs unter Verwendung der Radarsensordaten des Radarsensors mittels einer Recheneinheit.

Bei dem vorangehend beschriebenen Verfahren kann es sich insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands eines landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zum Bearbeiten einer landwirtschaftlichen Fläche mit den o.g. Schritten handeln.
Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist ferner eine Recheneinheit, welche eingerichtet ist, Radarsensordaten von einem mittels eines Radarsensors erfassten landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine zu erhalten und eine Zustandsinformation bezüglich eines Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs unter Verwendung der Radarsensordaten des Radarsensors ermitteln.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist außerdem eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine mit einem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug zum Bearbeiten einer landwirtschaftlichen Fläche und einem Radarsensor zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs, wobei der Radarsensor angeordnet und ausgebildet ist, das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug zu erfassen, um Radarsensordaten zur Ermittlung einer Zustandsinformation bezüglich des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs zu erhalten.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ist es nunmehr möglich, auf sehr robuste Art und Weise 3D-Messdaten von einem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug zu erzeugen, wodurch eine sehr genaue und robuste Regelung ermöglicht wird und welche ferner für weitere Aufgaben bzw. zur Erzeugung weiterer Daten/Informationen verwendet werden können.
Das Verfahren ist für landwirtschaftliche Zwecke gedacht. Unter einem landwirtschaftlichen Zweck kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Zweck verstanden werden, der auf eine wirtschaftliche Kultivierung von Nutzpflanzen gerichtet ist.
Unter einer landwirtschaftlichen Fläche kann eine landwirtschaftlich genutzte Fläche, eine Anbaufläche für Pflanzen oder auch eine Parzelle einer solchen Fläche bzw. Anbaufläche verstanden werden. Die landwirtschaftliche Fläche kann somit eine Ackerfläche, ein Grünland oder eine Plantage sein. Die Pflanzen können Kulturpflanzen bzw. Nutzpflanzen, deren Frucht landwirtschaftlich genutzt wird, beispielsweise als Nahrungsmittel, Futtermittel oder als Energiepflanze, sowie Beikräuter bzw. Unkräuter umfassen.
Der Ausdruck „landwirtschaftliche Fläche“ umfasst im Rahmen der vorliegenden Anmeldung den Flächen- bzw. Ackerboden zusammen mit dem Pflanzenbestand sowie ggf. auf dem Flächen- bzw. Ackerboden befindliche Objekte.
Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine ist bevorzugt mobil ausgebildet. Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine kann ein motorisiertes Landfahrzeug und/oder motorisiertes Luftfahrzeug umfassen oder als motorisiertes Landfahrzeug und/oder motorisiertes Luftfahrzeug ausgebildet sein. Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine kann manuell gesteuert oder selbstfahrend bzw. autonom ausgebildet sein. Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine kann eine Zugmaschine, wie bspw. einen Traktor oder einen Schlepper oder einen selbstfahrenden bzw. autonomen Roboter umfassen oder als Zugmaschine ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine ein Anbaugerät und/oder einen Anhänger umfassen oder auch als Anbaugerät oder Anhänger ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise ist die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine ausgebildet, das Verfahren automatisiert durchzuführen, um eine schnelle, zuverlässige und effiziente Bearbeitung einer landwirtschaftlichen Fläche zu ermöglichen.
Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine kann fest oder lösbar mit dem mit dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug verbunden sein. Das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug ist ausgebildet, die landwirtschaftliche Fläche zu bearbeiten. Das Bearbeiten soll im Rahmen der vorliegenden Anmeldung auch ein Behandeln der landwirtschaftlichen Fläche umfassen. Das Behandeln soll insbesondere das Ausbringen von Stoffen und Flüssigkeiten (biologische, chemische, metallische) und/oder mechanische Bearbeitung bzw. Behandlung umfassen. Das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehen aus: aktiv geführtes Arbeitswerkwerkzeug, bspw. eine Spritzeinheit, insbesondere Feldspritze mit Spritzgestänge zum Ausbringen eines Spritzmittels und/oder Düngemittels, rotierendes Arbeitswerkzeug, insbesondere Schwader, Pflanzmaschine oder Fingerhacke. Das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug ist bevorzugt eine Feldspritze oder ein mechanisches Werkzeug zur Beikrautregulierung.
Das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug wird mittels eines Radarsensors erfasst, um Radarsensordaten zur Ermittlung einer Zustandsinformation bezüglich des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs zu erhalten. Demnach ist der Radarsensor angeordnet und ausgebildet bzw. programmiert, das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug zu erfassen, um Radarsensordaten zur Ermittlung einer Zustandsinformation bezüglich des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs zu erhalten. Je nach Anordnung des Radarsensors und Ausgestaltung seines (3D-) Messbereiches kann nur ein Teil des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs oder auch das gesamte landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug mittels des Radarsensors erfasst werden bzw. erfassbar sein.
Der erfasste Feldabschnitt entspricht hierbei dem in einem (3D-)Messbereich des Radarsensors befindlichen Abschnitt der landwirtschaftlichen Fläche. Hierbei wird das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug bevorzugt unter Verwendung von zumindest einem an dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug angeordneten Radarreflektor, insbesondere einer Vielzahl von Radarreflektoren, mittels des Radarsensors erfasst. Demnach ist/sind zur Erfassung des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs zumindest ein Radarreflektor, insbesondere eine Vielzahl von Radarreflektoren an dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug angeordnet. Durch diese Maßnahme kann das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug besser und robuster mittels des Radarsensors erfasst werden.
Im Falle einer Feldspritze kann bspw. aufgrund der Eigenschaft des Metalls, Radarwellen stark zu reflektieren, die Struktur des metallischen Spritzgestänges gut aus den Radardaten extrahiert werden. Durch einen Fitting-Algorithmus (z.B. RANSAC) kann aus diesen Radardaten die exakte Position des Spritzgestänges im 3D-Raum bezogen auf die Position des Radarsensors ermittelt werden.
Es ist vorteilhaft, wenn im Schritt des Erfassens ferner ein Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche, insbesondere ein unmittelbar unter dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug befindlicher Feldabschnitt und/oder ein in Bewegungsrichtung (Fahrtrichtung bzw. Flugrichtung) der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug vorausliegender Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche erfasst wird, um die Zustandsinformation zu ermitteln. Demnach ist es vorteilhaft, wenn der Radarsensor zur Ermittlung der Zustandsinformation angeordnet und ausgebildet ist, ferner einen Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche, insbesondere einen unmittelbar unter dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug befindlichen Feldabschnitt und/oder einen in Bewegungsrichtung (Fahrtrichtung bzw. Flugrichtung) der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug vorausliegenden Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche zu erfassen. Der erfasste Feldabschnitt entspricht hierbei dem in einem (3D-)Messbereich des Radarsensors befindlichen Abschnitt der landwirtschaftlichen Fläche. Durch diese Maßnahme kann der Zustand des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs relativ zur landwirtschaftlichen Fläche ermittelt werden. Insbesondere können vorteilhafterweise die Zustandsinformation von einem aktuellen Zustand, bspw. relativ zu dem unmittelbar unter dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug befindlichen Feldabschnitt und einen vorausberechneten Zustand, bspw. relativ zu dem in Bewegungsrichtung (Fahrtrichtung bzw. Flugrichtung) der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug vorausliegenden Feldabschnitt ermittelt werden. Damit ist eine vorausschauende Steuerung bzw. Regelung der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine bzw. des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs möglich.
Die Reflexionen der Bestandsoberfläche der landwirtschaftlichen Fläche sind durch reflektierende 3D-Messpunkte erkennbar. Durch diese Bestandspunkte (3D-Punktewolke) kann die Beschaffenheit der Oberfläche bestimmt werden und durch ein geeignetes algorithmisches Verfahren zur Weiterverarbeitung an der Maschinensteuerung bereitgestellt werden. Eine Möglichkeit ist z.B. eine passsende 3D- Ebene durch die Messpunkte zu legen. Somit kann die Bestandsoberfläche durch bspw. eine gemittelte 3D-Ebene im Raum berechnet werden.
Hierbei ist der Radarsensor bevorzugt an einer Zugmaschine oder einem Anbaugerät oder einem Anhänger der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine, insbesondere seitlich an dieser/diesem angeordnet, um das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug und ggf. den Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche zu erfassen. Hierbei kann der Radarsensor bspw. seitlich an einem Chassis der Zugmaschine oder des Anbaugerätes oder des Anhängers angeordnet sein.
Verständlicherweise sind die Position und Lage des Radarsensors an den Anwendungsfall bzw. die Gegebenheiten derart angepasst, dass ausreichend starke Reflexionen des Arbeitswerkzeugs sowie ggf. der landwirtschaftlichen Fläche (mit dem Pflanzenbestand etc.) erfasst werden. Demnach ist der Radarsensor derart angeordnet und ausgebildet, dass der (3D-)Messbereich des Radarsensors das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug sowie die Oberfläche der landwirtschaftlichen Fläche (mit dem Pflanzenbestand etc.) in einem unmittelbar unter dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug befindlichen Feldabschnitt und/oder einem in Bewegungsrichtung der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug vorausliegenden Feldabschnitt erfassbar ist/sind.
Der Schritt des Erfassens wird bevorzugt während einer Überfahrt oder eines Fluges des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs bzw. der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine über die landwirtschaftliche Fläche durchgeführt bzw. ausgeführt. Der Schritt des Erfassens kann jedoch auch während eines Stillstands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs bzw. der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine durchgeführt bzw. ausgeführt werden. Unter Verwendung der Radarsensordaten des Radarsensors wird dann die Zustandsinformation bezüglich des Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs mittels einer Recheneinheit ermittelt. Demnach weist die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine vorteilhafterweise eine Recheneinheit auf, welche eingerichtet ist, zumindest einen Schritt eines erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen und/oder zu steuern.
Bevorzugt wird im Schritt des Ermittelns unter Verwendung der erhaltenen Radarsensordaten eine 3D-Punktewolke von dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug und ggf. dem erfassten Feldabschnitt mittels der Recheneinheit erzeugt, um die Zustandsinformation zu ermitteln. Hierbei kann weiter bevorzugt unter Verwendung der erzeugten 3D-Punktewolke eine 3D-Oberflächenkontur, insbesondere eine oder eine Vielzahl von gemittelten 3D-Ebenen für den erfassten Feldabschnitt mittels der Recheneinheit bestimmt werden, um die Zustandsinformation zu ermitteln. D.h., mit anderen Worten, dass ein Höhenverlauf des erfassten Feldabschnitts berechnet wird.
Der Zustand ist bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

- Position und/oder Orientierung des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs relativ zu dem erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche und/oder der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine,
- Abstand, insbesondere vertikaler Abstand des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs zu dem erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche,
- Geschwindigkeit, insbesondere Betrag und/oder Richtung einer Geschwindigkeit des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs relativ zu der landwirtschaftlichen Fläche,

Im Falle der Feldspritze kann der aktuelle Abstand aus der Position von berechneter Ebene und Linie an jedem beliebigen Punkt des Spritzgestänges bestimmt werden. Dazu kann in die ermittelte Linienfunktion ein Abstand x gewählt und durch das Einsetzen in die Linienfunktion ein Punkt im 3D-Raum definiert werden. Anschließend kann der Abstand des Punktes zur Ebene berechnet werden.
Durch das Verschieben der ermittelten Linienfunktion in Bewegungsrichtung der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine kann nun ein beliebiger Zielabstand ermittelt werden. Dieser Zielabstand kann proportional zur Bewegungsgeschwindigkeit angepasst werden.
Anhand der Position und/oder Orientierung des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs kann u.a. auch ein Arbeitsbereitschaftszustand des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs ermittelt werden. Eine Arbeitsbereitschaft kann bspw. dann gegeben sein, wenn das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug eine definierte Position und/oder Orientierung erreicht hat. Im Falle einer Feldspritze kann die Arbeitsbereitschaft bei vollständig ausgeklapptem Spritzgestänge vorliegen.
Bei dem Abstand handelt es sich insbesondere um einen vertikalen Abstand (Höhendifferenz) des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs zu dem erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche, d.h. den Flächenboden sowie den in diesem befindlichen Pflanzenbestand und ggf. den auf diesem befindlichen Objekten. Hierdurch können u.a. auch

- eine Bestandshöhe des Pflanzenbestands ermittelt
- Feldränder und/oder Fahrgassen und/oder Löcher erkannt
- potentiell mit dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug kollidierende Objekt (z.B. Bäume, Straßenschilder, Gebäude oder Ähnliches) erkannt werden.

Der Schritt des Ermittelns wird bevorzugt während einer Überfahrt oder eines Fluges des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs bzw. der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine über die landwirtschaftliche Fläche durchgeführt bzw. ausgeführt. Der Schritt des Ermittelns kann jedoch auch während eines Stillstands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs bzw. der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine durchgeführt bzw. ausgeführt werden. Vorteilhafterweise ist ein Schritt des Speicherns der Zustandsinformation in einer Speichereinheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine oder einer externen Speichereinheit, insbesondere Cloud, und/oder des Ausgebens der Zustandsinformation an eine Anzeigeeinheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine oder eine externe Anzeigeeinheit, insbesondere ein Smartphone oder Tablet vorgesehen. Die Anzeigeeinheit kann bspw. ein externes Display oder Bedienterminal bzw. HMI-Gerät sein, welches bspw. als Smartphone oder Tablet ausgebildet ist. Durch diese Maßnahme können bspw. Informationen zur Bestandshöhe und/oder zu Schwankungen des Spritzgestänges und/oder eine Kollisionswarnung mit erkannten Objekten ausgegeben und/oder ausgewertet werden.
Der Schritt des Speicherns wird bevorzugt während einer Überfahrt oder eines Fluges des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs bzw. der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine über die landwirtschaftliche Fläche durchgeführt bzw. ausgeführt. Der Schritt des Speicherns kann jedoch auch während eines Stillstands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs bzw. der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine durchgeführt bzw. ausgeführt werden.
Es ist ferner vorteilhaft, wenn ein Schritt des Steuerns und/oder Regelns einer Einheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine in Abhängigkeit von der ermittelten Zustandsinformation vorgesehen ist, um einen Sollzustand des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs zu erreichen und/oder einzustellen. Die Einheit kann insbesondere das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug und/oder eine Positioniereinheit für das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug und/oder eine Antriebseinheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine sein. Demnach kann die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine bevorzugt eine Positioniereinheit aufweisen, welche ausgebildet ist, eine Sollposition und/oder Sollorientierung des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs, insbesondere relativ zu dem erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche, in Abhängigkeit von der Zustandsinformation einzustellen.
Hierbei ist der Sollzustand bevorzugt ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus:

- Sollposition und/oder Sollorientierung des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs relativ zu dem erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche und/oder der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine,
- Sollabstand, insbesondere vertikaler Sollabstand des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs zu dem erfassten Feldabschnitt der landwirtschaftlichen Fläche,
- Sollgeschwindigkeit, insbesondere Betrag und/oder Richtung einer Sollgeschwindigkeit des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs relativ zu der landwirtschaftlichen Fläche,
- auszubringende Sollmenge, insbesondere oder Kombinationen daraus.

Somit kann bspw. eine Höhenregelung des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs, eine Spritz-/Druckregelung für ein auszubringendes Spritz- oder Düngemittel und/oder eine Kollisionsverhinderung in Abhängigkeit von der ermittelten Zustandsinformation durchgeführt werden.
Der Schritt des Steuerns und/oder Regelns wird bevorzugt während einer Überfahrt oder eines Fluges des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs bzw. der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine über die landwirtschaftliche Fläche durchgeführt bzw. ausgeführt. Der Schritt des Steuerns und/oder Regelns kann jedoch auch während eines Stillstands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs bzw. der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine durchgeführt bzw. ausgeführt werden.
Die Recheneinheit ist zur Punktewolkenverarbeitung ausgebildet bzw. eingerichtet, sodass sie Berechnungsschritte bzw. Bildverarbeitungsschritte zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausführen kann. Demnach weist jede Recheneinheit eine entsprechende Punktewolkenverarbeitungssoftware auf. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten bspw. elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
Demnach kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware in der Recheneinheit bzw. einem Steuergerät implementiert sein.
Die Recheneinheit kann vollständig oder teilweise an der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine angeordnet bzw. in diese integriert sein. Die Recheneinheit kann jedoch auch vollständig oder teilweise extern, bspw. in einer Cloud integriert sein. Die Recheneinheit kann somit auch auf verschiedene, bspw. mobile und stationäre Einheiten aufgeteilt sein.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine mit einem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug; und
2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.

1 zeigt eine landwirtschaftliche Arbeitsmaschine, welche in Ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 versehen ist.
Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 10 weist eine Zugmaschine 12, welche als sogenannter „Selbstfahrer“ ausgebildet ist.
Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 10 weist ferner ein landwirtschaftliches Arbeitswerkzeug 14 auf, welche im gezeigten Ausführungsbeispiel als landwirtschaftliche Feldspritze 14 mit einem Spritzgestänge 15 ausgebildet ist. Das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug 14 bzw. die Feldspritze 14 ist ausgebildet, eine landwirtschaftliche Fläche 16, insbesondere einen Pflanzenbestand 18 der landwirtschaftlichen Fläche 16 zu bearbeiten bzw. mit einem Pflanzenschutzmittel zu behandeln.
Die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 10 weist außerdem einen Radarsensor 20 zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs 20 bzw. der Feldspritze 14 auf.
Hierfür ist der Radarsensor 20 seitlich an der Zugmaschine 12 bzw. an einem Chassis 21 der Zugmaschine 12 angeordnet, um die Feldspritze 14, insbesondere das Spritzgestänge 15 der Feldspritze 14 sowie ferner einen Feldabschnitt 22 der landwirtschaftlichen Fläche 16, welcher in einem (3D-) Messbereich 24 des Radarsensors 20 liegt, zu erfassen. Der erfasste Feldabschnitt 22 umfasst sowohl einen unmittelbar unter der Feldspritze 14 bzw. dem Spritzgestänge 15 befindlichen Feldabschnitt 22a als auch einen in Bewegungsrichtung 26 der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 10 der Feldspritze 14 bzw. dem Spritzgestänge 15 vorausliegenden Feldabschnitt 22b der landwirtschaftlichen Fläche 16.
Des Weiteren weist die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 10 eine Positioniereinheit 28 auf, welche ausgebildet, ist eine Position und/oder Orientierung Feldspritze 14 relativ zu dem erfassten Feldabschnitt 22 der landwirtschaftlichen Fläche 16 in Abhängigkeit von der Zustandsinformation einzustellen.
Um die Zustandsinformation bezüglich eines Zustands der Feldspritze 14 zu ermitteln, weist die landwirtschaftliche Arbeitsmaschine 10 außerdem eine (nicht gezeigte) Recheneinheit auf, welche eingerichtet ist, unter Verwendung von Radarsensordaten des Radarsensors 20 eine 3D-Punktewolke zu erzeugen. Hierbei ist die Recheneinheit insbesondere eingerichtet, aus dem Spritzgestänge 15 zugeordneten erfassten Messpunkten 30a eine Linienkontur und aus dem Feldabschnitt 22, insbesondere dem Pflanzenbestand 18 im Feldabschnitt 22 zugeordneten Messpunkten 30b eine 3D-Oberflächenkontur bzw. eine daraus gemittelte 3D-Ebene zu bestimmen.
Hieraus kann dann die Zustandsinformation bezüglich eines aktuellen und/oder vorausberechneten Zustands, bspw. eines vertikalen Abstands des Spritzgestänges 15 zu dem erfassten Feldabschnitt 22 bzw. dem Pflanzenbestand 18 im Feldabschnitt 22 ermittelt werden, um in Abhängigkeit davon die Positioniereinheit 28 zu steuern und einen vertikalen Sollabstand des Spritzgestänges 15 zu dem erfassten Feldabschnitt 22 bzw. dem Pflanzenbestand 18 im Feldabschnitt 22 zu erreichen bzw. einzustellen.
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels des hier vorgestellten Ansatzes als Verfahren 100 zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands eines landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs 14 einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 10 zum Bearbeiten einer landwirtschaftlichen Fläche 16. Das Verfahren 100 umfasst einen Schritt des Erfassens 102 des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs 14 mittels eines Radarsensors 20, um Radarsensordaten zu erhalten. Das Verfahren 100 umfasst ferner einen Schritt des Ermittelns 104 der Zustandsinformation bezüglich des Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs 14 unter Verwendung der Radarsensordaten des Radarsensors 20 mittels einer Recheneinheit.
Das Verfahren 100 umfasst außerdem einen optionalen Schritt des Speicherns 106 der Zustandsinformation in einer Speichereinheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine oder einer externen Speichereinheit, insbesondere Cloud, und/oder des Ausgebens 108 der Zustandsinformation an eine Anzeigeeinheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine oder eine externe Anzeigeeinheit, insbesondere ein Smartphone oder Tablet. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Verfahren einen optionalen Schritt des Steuerns und/oder Regelns 108 einer Einheit 28 der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 10, insbesondere des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs 14 und/oder einer Positioniereinheit 28 für das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug 14 und/oder einer Antriebseinheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine 10, in Abhängigkeit von der ermittelten Zustandsinformation mittels der Recheneinheit, um einen Sollzustand des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs 14 zu erreichen und/oder einzustellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016116809 A1 [0004]

Claims

Verfahren (100) zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands eines landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) zum Bearbeiten einer landwirtschaftlichen Fläche (16), mit den Schritten: - Erfassen (102) des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) mittels eines Radarsensors (20), um Radarsensordaten zu erhalten; und - Ermitteln (104) der Zustandsinformation bezüglich des Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) unter Verwendung der Radarsensordaten des Radarsensors (20) mittels einer Recheneinheit.
Verfahren (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Erfassens (102) das landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug (14) unter Verwendung von zumindest einem an dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug (14) angeordneten Radarmarker mittels des Radarsensors (20) erfasst wird.
Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Erfassens (102) ferner ein Feldabschnitt (22) der landwirtschaftlichen Fläche (16), insbesondere ein unmittelbar unter dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug (14) befindlicher Feldabschnitt (22a) und/oder ein in Bewegungsrichtung (26) der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug (14) vorausliegender Feldabschnitt (22b) der landwirtschaftlichen Fläche (16) erfasst wird, um die Zustandsinformation zu ermitteln.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (104) unter Verwendung der erhaltenen Radarsensordaten eine 3D-Punktewolke von dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug (14) und ggf. dem erfassten Feldabschnitt (22, 22a, 22b) mittels der Recheneinheit erzeugt wird, um die Zustandsinformation zu ermitteln.
Verfahren (100) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt des Ermittelns (104) unter Verwendung der erzeugten 3D-Punktewolke eine 3D-Oberflächenkontur, insbesondere eine oder eine Vielzahl von gemittelten 3D-Ebenen für den erfassten Feldabschnitt (22, 22a, 22b) mittels der Recheneinheit bestimmt wird/werden, um die Zustandsinformation zu ermitteln.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zustandsinformation einen aktuellen Zustand und/oder einen vorausberechneten Zustand des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) umfasst.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: - Position und/oder Orientierung des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) relativ zu dem erfassten Feldabschnitt (22, 22a, 22b) der landwirtschaftlichen Fläche (16) und/oder der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10), - Abstand, insbesondere vertikaler Abstand des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) zu dem erfassten Feldabschnitt (22, 22a, 22b) der landwirtschaftlichen Fläche (16), - Geschwindigkeit, insbesondere Betrag und/oder Richtung einer Geschwindigkeit des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) relativ zu der landwirtschaftlichen Fläche (16), oder Kombinationen daraus.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt des Speicherns (106) der Zustandsinformation in einer Speichereinheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine oder einer externen Speichereinheit, insbesondere Cloud, und/oder des Ausgebens der Zustandsinformation an eine Anzeigeeinheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine oder eine externe Anzeigeeinheit, insbesondere ein Smartphone oder Tablet.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt des Steuerns und/oder Regelns (110) einer Einheit (28) der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10), insbesondere des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) und/oder einer Positioniereinheit (28) für das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug (14) und/oder einer Antriebseinheit der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10), in Abhängigkeit von der ermittelten Zustandsinformation mittels der Recheneinheit, um einen Sollzustand des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) zu erreichen und/oder einzustellen.
Verfahren (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollzustand ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: - Sollposition und/oder Sollorientierung des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) relativ zu dem erfassten Feldabschnitt (22, 22a, 22b) der landwirtschaftlichen Fläche (16) und/oder der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10), - Sollabstand, insbesondere vertikaler Sollabstand des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) zu dem erfassten Feldabschnitt (22, 22a, 22b) der landwirtschaftlichen Fläche (16), - Sollgeschwindigkeit, insbesondere Betrag und/oder Richtung einer Sollgeschwindigkeit des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) relativ zu der landwirtschaftlichen Fläche (16), oder Kombinationen daraus.
Verfahren (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug (14) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehen aus: Spritzeinheit (14), insbesondere Feldspritze (14) mit Spritzgestänge (15) zum Ausbringen eines Spritzmittels und/oder Düngemittels, rotierendes Arbeitswerkzeug, insbesondere Schwader, Pflanzmaschine oder Fingerhacke.
Recheneinheit, welche eingerichtet ist, Radarsensordaten von einem mittels eines Radarsensors (20) erfassten landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug (14) einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) zu erhalten und eine Zustandsinformation bezüglich eines Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) unter Verwendung der Radarsensordaten des Radarsensors (20) ermitteln.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) mit einem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug (14) zum Bearbeiten einer landwirtschaftlichen Fläche (16) und einem Radarsensor (20) zum Ermitteln einer Zustandsinformation bezüglich eines Zustands des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14), dadurch gekennzeichnet, dass der Radarsensor (20) angeordnet und ausgebildet ist, das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug (14) zu erfassen, um Radarsensordaten zur Ermittlung einer Zustandsinformation bezüglich des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) zu erhalten.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erfassung des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14) zumindest ein Radarreflektor an dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug (14) angeordnet ist.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Radarsensor (20) zur Ermittlung der Zustandsinformation angeordnet und ausgebildet ist, ferner einen Feldabschnitt (22) der landwirtschaftlichen Fläche (16), insbesondere einen unmittelbar unter dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug (14) befindlichen Feldabschnitt (22a) und/oder einen in Bewegungsrichtung (26) der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) dem landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeug (14) vorausliegenden Feldabschnitt (22b) der landwirtschaftlichen Fläche (16) zu erfassen.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) ach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Radarsensor (20), insbesondere seitlich an einer Zugmaschine (12) oder einem Anbaugerät oder einem Anhänger der landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine (10) angeordnet ist, um das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug (14) und ggf. den Feldabschnitt (22, 22a, 22b) der landwirtschaftlichen Fläche (16) zu erfassen.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch eine Positioniereinheit (28), welche ausgebildet, ist eine Position und/oder Orientierung des landwirtschaftlichen Arbeitswerkzeugs (14), insbesondere relativ zu dem erfassten Feldabschnitt (22, 22a, 22b) der landwirtschaftlichen Fläche (16), in Abhängigkeit von der Zustandsinformation einzustellen.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das landwirtschaftliche Arbeitswerkzeug (14) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehen aus: Spritzeinheit (14), insbesondere Feldspritze (14) mit Spritzgestänge (15) zum Ausbringen eines Spritzmittels und/oder Düngemittels, Schwader, Pflanzmaschine.
Landwirtschaftliche Arbeitsmaschine (10) nach einem der Ansprüche 13 bis 18, gekennzeichnet durch eine Recheneinheit nach Anspruch 12.