DE102023121610A1

DE102023121610A1 - System und verfahren zur erkennung und handhabung von erntegutverunreinigungen mit terahertz-frequenz

Info

Publication number: DE102023121610A1
Application number: DE102023121610.4A
Authority: DE
Inventors: Wentao YU; Volker Fuchs; Gurmukh H. Advani; Noel W. Anderson
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 2022-09-06
Filing date: 2023-08-11
Publication date: 2024-03-07

Abstract

Ein auf Terahertz-Frequenzen basierendes Erfassungssystem für ein landwirtschaftliches Erntefahrzeug wird bereitgestellt. Das System beinhaltet einen Terahertz-Sensor, der an dem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug angebracht ist. Der Terahertz-Sensor verfügt über mindestens eine Terahertz-Quelle, die so angeordnet ist, dass sie elektromagnetische Strahlung auf ein Erntematerial des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs richtet. Mindestens ein Terahertz-Detektor ist so angeordnet, dass er die elektromagnetische Terahertz-Strahlung erkennt, nachdem die elektromagnetische Terahertz-Strahlung mit dem Erntematerial in Wechselwirkung getreten ist. Eine Steuereinheit ist betriebsfähig mit dem mindestens einen Terahertz-Detektor gekoppelt und so konfiguriert, dass sie auf Grundlage eines Signals von dem mindestens einen Terahertz-Detektor mindestens einen erntebezogenen Parameter erkennt und auf Grundlage des mindestens einen erkannten Parameters eine Aktion durchführt.

Description

Diese Offenbarung betrifft Terahertz-Frequenz-basierte Erkennungssysteme zur Erkennung und Handhabung von Erntegutverunreinigungen.
HINTERGRUND
Es gibt eine große Vielfalt unterschiedlicher Arten von landwirtschaftlichen Maschinen. Hierzu zählen unter anderem Erntemaschinen wie Mähdrescher, Zuckerrohrerntemaschinen, Baumwollerntemaschinen, selbstfahrende Feldhäcksler und Schwadleger. Einige Erntefahrzeuge können auch mit verschiedenen Arten von Schneidwerken ausgestattet werden, um verschiedene Arten von Erntegut zu ernten.
Mähdrescher (auch „landwirtschaftliche Mähdrescher“ genannt) haben die Effizienz, mit der Mais, Raps, Sojabohnen, Weizen, Hafer, Sonnenblumen und anderes Erntegut geerntet, gedroschen, gereinigt und für den Vertrieb an Verbraucher gesammelt werden, erheblich verbessert. Im Allgemeinen sind Mähdrescher relativ komplexe, selbstfahrende Maschinen, die große Schwade von Erntegutpflanzen ernten können, während der Mähdrescher über ein Erntefeld fährt, und gleichzeitig Getreide von Nicht-Getreide-Material (material other than grain, MOG) innerhalb des Mähdreschers trennen. Nach der Reinigung wird das geerntete Getreide in einen Getreidelagertank befördert, in der Regel durch Beförderung mittels eines Kornelevators. Im Zuge der Weiterentwicklung von Mähdreschern werden inzwischen Sensor-Teilsysteme in die Mähdrescher integriert, um die Eigenschaften des Erntegut- und/oder des Nicht-Erntegut-Materials zu messen.
KURZDARSTELLUNG
Ein auf Terahertz-Frequenzen basierendes Erfassungssystem für ein landwirtschaftliches Erntefahrzeug wird bereitgestellt. Das System beinhaltet einen Terahertz-Sensor, der an dem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug angebracht ist. Der Terahertz-Sensor verfügt über mindestens eine Terahertz-Quelle, die so angeordnet ist, dass sie elektromagnetische Strahlung auf ein Erntematerial des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs richtet. Mindestens ein Terahertz-Detektor ist so angeordnet, dass er die elektromagnetische Terahertz-Strahlung erkennt, nachdem die elektromagnetische Terahertz-Strahlung mit dem Erntematerial in Wechselwirkung getreten ist. Eine Steuereinheit ist betriebsfähig mit dem mindestens einen Terahertz-Detektor gekoppelt und so konfiguriert, dass sie auf Grundlage eines Signals von dem mindestens einen Terahertz-Detektor mindestens einen erntebezogenen Parameter erkennt und auf Grundlage des mindestens einen erkannten Parameters eine Aktion durchführt.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist eine schematische Darstellung eines Mähdreschers, der mit dem Hochfrequenz- (HF-) Korn-und-Massenbestandteil-Messsystem ausgestattet ist, wie es in einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt ist.
2 veranschaulicht schematisch zusätzliche Komponenten, die in Ausführungsformen des beispielhaften HF-Korn-und-Massenbestandteil-Messsystems enthalten sein können.
3 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses, der in geeigneter Weise von einer Steuereinheit des HF-Korn-und-Massenbestandteil-Messsystems (1 und 2) ausgeführt wird, um mehrere Parameter (z.B. Getreidemasse, Feuchtigkeitsgehalt und/oder Bestandteilgehalte) von Getreide zu bestimmen, das von dem in 1 gezeigten Mähdrescher verarbeitet wird.
4 stellt HF-Charakteristiken (hier ausgedrückt als Phasenverschiebung) über einen getesteten Frequenzbereich für eine Anzahl getesteter Getreideproben grafisch dar, die in einigen Ausführungsformen von der Steuereinheit beim Bestimmen einer Getreidemasse und eines ersten Bestandteilgehalts (vorliegend eines Ölgehalts) verwendet werden können.
5 zeigt grafisch einen HF-Sensorwert (hier gemessen als Wellenamplitude oder - größe) einer getesteten Getreideprobe über einen vorbestimmten Frequenzbereich, der in einigen Ausführungsformen von der Steuereinheit zum Bestimmen einer Getreidemasse und eines ersten Bestandteilgehalts eines geernteten Getreides verwendet werden kann.
6 ist eine schematische Ansicht eines Terahertz-basierten Sensors gemäß einer Ausführungsform.
7 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses, der in geeigneter Weise durch eine Steuereinheit ausgeführt wird, um einen oder mehrere Parameter eines Erntevorgangs zu bestimmen, der von dem in 1 gezeigten Mähdrescher durchgeführt wird.
8 ist eine schematische Ansicht einer Ausführungsform, die in einer Cloud-Architektur arbeitet.
9 bis 11 stellen Beispiele für mobile Vorrichtungen dar, die in den in den vorstehenden Figuren dargestellten Architekturen verwendet werden können.
12 ist ein Blockdiagramm, das ein Beispiel für eine Datenverarbeitungsumgebung darstellt, die in den in den vorstehenden Figuren dargestellten Architekturen verwendet werden kann.

In den verschiedenen Zeichnungen geben gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente an. Der Einfachheit und Klarheit der Darstellung halber können Beschreibungen und Einzelheiten bekannter Merkmale und Methoden weggelassen werden, um die in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung beschriebenen beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsformen der Erfindung klar herauszustellen. In den beiliegenden Figuren dargestellte Merkmale oder Elemente sind nicht unbedingt maßstabsgetreu gezeichnet, sofern nicht anders angegeben.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Zum besseren Verständnis der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung wird nun Bezug auf die in den Zeichnungen veranschaulichten Beispiele genommen, welche in konkreten Ausführungen beschrieben werden. Nichtsdestotrotz versteht sich, dass der Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung dadurch nicht eingeschränkt werden soll. Jegliche Änderungen und weitere Modifikationen der beschriebenen Vorrichtungen, Instrumente, Systeme und Verfahren sowie jede weitere Anwendung der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung, die für einen Fachmann auf dem Gebiet, auf das sich die Offenbarung bezieht, denkbar sind, kommen in vollem Umfang in Betracht. Insbesondere ist es durchaus denkbar, dass die in Bezug auf ein Beispiel beschriebenen Merkmale, Komponenten, Schritte oder eine Kombination aus diesen mit den in Bezug auf andere Beispiele der vorliegenden Offenbarung beschriebenen Merkmalen, Komponenten, Schritten oder einer Kombination aus diesen kombiniert werden können.
Die Internationale Fernmeldeunion (International Telecommunications Union, ITU) definiert elektromagnetische Terahertz-Strahlung bei einer Frequenz zwischen 0,3 und 3 Terahertz. Andere Quellen definieren das Band so, dass es Frequenzen von 0,1 Terahertz bis zu 30 Terahertz umfasst. Vorliegend umfasst das Band Frequenzen von 0,1 Terahertz bis 30 Terahertz. Terahertz-Strahlung ist Gegenstand umfangreicher Laborforschung und bietet vielversprechende Anwendungen in der Landwirtschaft. Sie liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen Mikrowellen und Infrarot und bietet den Vorteil, dass sie zumindest teilweise in Objekte eindringt, aber nicht als ionisierende Strahlung wie Röntgenstrahlung gilt. Terahertz-Strahlung erfordert somit weder Sicherheitsbeauftragte noch unterliegt sie signifikanter Regulierung wie etwa bei Röntgenstrahlung. Allerdings bietet elektromagnetische Terahertz-Strahlung bessere Erkennungsfähigkeiten als optische Verfahren, IR und UV. Gemäß nachstehend beschriebenen Ausführungsformen wird elektromagnetische Terahertz-Strahlung in Bezug auf den Erntevorgang eingesetzt, um nicht-eisenhaltige Fremdmaterialien besser zu erkennen und darauf zu reagieren. Elektromagnetische Terahertz-Strahlung wird auch zum Erkennen von Verunreinigungen wie GVO, Boden/Asche, chemischen Rückständen (z.B. Pestiziden) und Biotoxinen wie Aflatoxin verwendet.
Moderne Mähdrescher sind mit Sensor-Teilsystemen zur Messung der Getreidemasse und des Feuchtigkeitsgehalts von geerntetem Getreide ausgestattet. Gemäß einem gängigen Ansatz wird die Getreidemasse bestimmt, indem die Kraft erkannt wird, mit der das geerntete Korn auf eine Fläche am Auslassende des Kornelevators auftrifft. Genauer gesagt kann die Aufprallkraft des sauberen Korns mithilfe einer Wägezelle gemessen werden, die hinter einer Prallplatte positioniert ist, auf die das saubere Korn aufprallt, wenn es von den rotierenden Schaufeln des Kornelevators geschleudert oder geworfen wird. Wenn das Korn auf die Prallplatte auftrifft, bevor es in den Reinkorntank fällt, erkennt die Wägezelle die Kraft, mit der das Korn auf die Prallplatte trifft. Diese Aufprallkraft wird dann in Verbindung mit der Kornelevatorgeschwindigkeit zur Bestimmung der Getreidemasse herangezogen. Die ermittelte Getreidemasse kann dann zusammen mit anderen bekannten Parametern wie Schneidwerksbreite und Mähdreschergeschwindigkeit für Berechnungen von Getreidemassenströmen und Kornerträgen verwendet werden.
Neben der Getreidemasse wird von Mähdreschern bevorzugt auch ein Kornfeuchtigkeitsgehalt erfasst. Der Feuchtigkeitsgehalt eines geernteten Getreides hat Auswirkungen auf die Neigung des Getreides, zu verderben, zu schrumpfen oder während der Verarbeitung und Lagerung beschädigt zu werden. Darüber hinaus können Schwankungen des Kornfeuchtigkeitsgehalts die Genauigkeit der vorstehend beschriebenen Messungen der Getreidemasse beeinträchtigen und sollten daher bei der Berechnung der Getreidemasse kompensiert werden. Aus diesen Gründen sind Mähdrescher auch häufig mit Sensoren zur Schätzung des Feuchtigkeitsgehalts des geernteten Getreides ausgestattet. In vielen Fällen wird der Kornfeuchtigkeitsgehalt durch Messen eines kapazitiven Widerstandes über ein bekanntes Kornvolumen geschätzt, das aus dem sauberen Getreidestrom in einen Prüfkanal oder „Bypass“ umgeleitet wird. Die Abmessungen des Bypasses bestimmen das entnommene Kornvolumen, und Elektroden (z.B. Metallplatten) säumen die Seiten des Bypasses, damit ein elektrischer Strom durch das entnommene Kornvolumen geleitet werden kann, um den kapazitiven Widerstand zu messen. Die Messung des kapazitiven Widerstands wird dann in eine Schätzung des Feuchtigkeitsgehalts umgewandelt, wobei eine zuvor festgelegte Korrelation oder Gleichung verwendet wird, die berücksichtigt, dass die elektrische Leitfähigkeit mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt des Getreides tendenziell zunimmt (und somit der kapazitive Widerstand tendenziell abnimmt). Die Kapazitätsschätzung kann dann von der Verarbeitungsarchitektur oder „Steuereinheit“ des Mähdreschers berücksichtigt werden, um die Getreidemasse genauer zu bestimmen. In anderen Fällen kann das entnommene Kornvolumen gewogen werden, und das Gewicht kann zur Schätzung des Kornfeuchtigkeitsgehalts (oder der Getreidemasse) zusätzlich zu oder anstelle einer Messung des kapazitiven Widerstands verwendet werden. Nach dem Schätzen der Kornfeuchtigkeit auf diese Weise kann das entnommene Kornvolumen wieder in den sauberen Getreidestrom zurückgeführt werden, und diese Prozessschritte können wiederholt werden, um den Kornfeuchtigkeitsgehalt iterativ zu schätzen.
Die vorstehend beschriebenen Methoden zum Messen der Getreidemasse und des Feuchtigkeitsgehalts sind zwar grundsätzlich nützlich, aber in mehrfacher Hinsicht begrenzt. Solche Messmethoden können etwas ungenau und übermäßig komplex sein und erfordern wiederholte Kalibrierung. Als Beispiel sei die vorstehend beschriebene Methode zum Schätzen des Feuchtigkeitsgehalts von mit einem Mähdrescher verarbeitetem Getreide betrachtet. Die Notwendigkeit, wiederholt Teile des frisch geernteten Getreides aus dem sauberen Getreidestrom in einen speziellen Bypass umzuleiten oder abzusondern, den kapazitiven Widerstand (oder das Gewicht) des entnommenen Getreides zu messen und dann das entnommene Getreide wieder in den sauberen Getreidestrom zurückzuführen, ist ein umständlicher Prozess, der den Mähdrescher mit unerwünschten Kosten und Komplexität belastet. Außerdem werden bei einem solchen quasizufälligen Entnahmeverfahren die Schätzungen der Kornfeuchtigkeit zu diskreten Zeitpunkten vorgenommen, wobei der Fluss des sauberen Getreidestroms in begrenztem Umfang unterbrochen wird. In bestimmten Fällen können die Schätzungen der Kornfeuchtigkeit zeitweise um eine erhebliche Zeitverzögerung von den Messungen der Aufprallkraft abweichen, was Ungenauigkeiten bei der Schätzung der Getreidemasse unter wechselnden Getreidebedingungen noch vergrößert.
In Anbetracht dieser Unzulänglichkeiten wurden verschiedene alternative Methoden zur Messung der Getreidemasse und des Feuchtigkeitsgehalts vorgeschlagen und in bestimmten Fällen auch umgesetzt. Solche alternativen Methoden sind jedoch auch mit verschiedenen Mängeln behaftet. Konkret wurde beispielsweise vorgeschlagen, dass die Getreidemasse gemessen werden kann, indem geerntete Körner mit hochenergetischer, ionisierender Strahlung in Form von Röntgen- oder Gammastrahlen beschossen werden. Ein solcher Ansatz kann die Bestimmung der Getreidemasse und/oder des Feuchtigkeitsgehalts ermöglichen, indem der Grad der Absorption der hochenergetischen, ionisierenden elektromagnetischen (EM-) Strahlung im geernteten Korn gemessen wird. Dessen ungeachtet führen die vorgeschlagenen Systeme mit hochenergetischen Sende- und Empfangsantennen in der Regel zu beträchtlichen zusätzlichen Kosten und einer höheren Komplexität des Sensor-Teilsystems und unterliegen möglicherweise verschiedenen behördlichen Vorschriften. Darüber hinaus bleiben solche alternativen Methoden zur Messung der Getreidemasse und des Feuchtigkeitsgehalts, ebenso wie konventionelle Verfahren der vorstehend beschriebenen Art, in einer weiteren wichtigen Hinsicht begrenzt: Solche Messverfahren liefern, wenn überhaupt, nur wenige zusätzliche nützliche Informationen über die Zusammensetzung eines geernteten Korns, die über den geschätzten Feuchtigkeitsgehalt hinausgehen.
Zur Überwindung der vorstehend genannten Mängel, die mit solchen herkömmlichen Systemen zur Messung der Getreidemasse verbunden sind, werden im Folgenden hochfrequenzbasierte Getreidemasse- und Bestandteil-Messsysteme vorgestellt, die sich gut für den Einsatz in Mähdreschern eignen. Wie die Bezeichnung „hochfrequenzbasiert“ andeutet, nutzen die nachstehend beschriebenen Messsysteme Hochfrequenz- (HF-, radio frequency/RF) Messungen, um die Getreidemasse und den/die Bestandteilgehalt/e eines aktuell geernteten Korns zu messen oder zu schätzen, d.h. eines Korns, das aus Erntegutpflanzen gewonnen wurde, die von einem mit dem Messsystem ausgestatteten Mähdrescher aufgenommen und dann verarbeitet wurden. Der Einfachheit halber werden die HF-basierten Getreidemasse- und Bestandteil-Messsysteme im Folgenden auch als „HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsysteme“ bezeichnet. Diese Terminologie bedeutet, dass das HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem HF-Signale zur Beurteilung der Getreidemasse und des/der Bestandteilgehalts/e verwendet, schließt aber nicht aus, dass das Messsystem auch andere, Nicht-HF-Eingabedaten zur Beurteilung verwenden kann (und oft auch verwendet). Darüber hinaus bezieht sich die Bezeichnung „Bestandteilgehalt“ auf den Grad oder das Ausmaß, in dem das Korn mindestens einen Bestandteil enthält, unabhängig davon, ob es sich um einen Feuchtigkeits- oder einen Nicht-Feuchtigkeits-Bestandteil handelt. Zu Beispielen für Nicht-Feuchtigkeits-Bestandteile zählen im Getreide enthaltene Proteine, Zellulose, Stärke oder Öl. Der Gehalt an solchen Bestandteilen wird häufig in Volumen- oder Gewichtsprozent ausgedrückt, z.B. als Protein-, Zellulose-, Stärke- oder Öl-Gewichtsprozentanteil (%), es gibt jedoch auch andere Möglichkeiten, die anteilige Menge eines bestimmten Bestandteils im Korn auszudrücken.
Wie vorstehend erwähnt, können Ausführungsformen des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems auch Nicht-HF-Sensoreingaben und andere Nicht-HF-Eingabedaten beim Bestimmen der Getreidemasse, des Feuchtigkeitsgehalts, Messung(en) von Nicht-Feuchtigkeits-Bestandteilen und anderer kornbezogener Parameter, wie z.B. eines Getreidemassenstroms oder eines Gesamtkornertrags, berücksichtigen. Das Messsystem kann vorab festgelegte Umwandlungsfaktoren und Gleichungen aus einem Speicher nach Bedarf abrufen und anwenden, z.B. beim Umwandeln eines gemessenen Kornvolumens (das aus den nachstehend beschriebenen HF-Antwortsignalen abgeleitet wird) in die Getreidemasse. Die Geschwindigkeit des Kornelevators oder ein ähnlicher Parameter kann beim weiteren Umwandeln der Getreidemasse in den Getreidemassenstrom durch den Mähdrescher berücksichtigt werden. Gegebenenfalls können auch Eingabedaten eines Bedieners berücksichtigt werden, wobei diese Eingaben in einigen Ausführungsformen möglicherweise eine bestimmte Erntegutart oder Erntegutkategorie angeben, die der Mähdrescher aktuell verarbeitet.
Die HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsysteme können eine beliebige zweckmäßige Anzahl an HF-Sensoren (Sender, Empfänger und andere zugehörige Hardware) beinhalten, die zusammen ein HF-Sensor-Teilsystem bilden. In bestimmten Ausführungsformen kann das HF-Sensor-Teilsystem ein einzelnes HF-Empfänger/Sender-Paar enthalten, das während des Betriebs mehrere feste Frequenzen durchläuft oder stattdessen die emittierte HF-Energie über einen vorbestimmten Frequenzbereich moduliert. In anderen Fällen kann das HF-Sensor-Teilsystem zwei oder mehr HF-Sensoren enthalten, wobei jeder HF-Sensor auf einer bestimmten Frequenz oder in einem bestimmten Frequenzbereich innerhalb des HF-Bereichs arbeitet. Bei Verwendung von zwei oder mehr HF-Sensoren kann das Sensor-Teilsystem Echtzeitdaten nutzen, um mehrere Parameter des geernteten Getreides zu bestimmen und gleichzeitig einen kontinuierlichen, ununterbrochenen Fluss des sauberen Getreidestroms zu ermöglichen. Darüber hinaus kann jeder HF-Sensor so optimiert sein, dass er bei einer bestimmten Frequenz oder in einem bestimmten Frequenzbereich arbeitet, und so angepasst sein, dass das Signal-Rausch-Verhältnis in seiner lokalen strukturellen Umgebung maximiert wird, z.B. durch Anpassen der Antennenform und -abmessungen an die Region des Mähdreschers, in der der HF-Sensor integriert ist. Jeder HF-Sensor ist vorteilhaft optimiert, um ein Sensor-Sichtfeld (field of view, FOV) oder einen Abfragebereich zu schaffen, durch den im Wesentlichen das gesamte im sauberen Getreidestrom enthaltene Getreide hindurchläuft, während gleichzeitig strukturelle Interferenz durch HF-wechselwirkende (z.B. metallische) Komponenten innerhalb des Abfragebereichs minimiert wird.
In verschiedenen Implementierungen, in denen das Sensor-Teilsystem zumindest einen ersten und einen zweiten HF-Sensor beinhaltet, ist ein erster HF-Sensor so positioniert, dass er HF-Sensor-Messwerte des Getreides im sauberen Getreidestrom an einer Stelle erfasst, an der das Getreide relativ kompakt oder zu einer konsolidierten Masse vereinigt ist, z.B. wenn das Korn auf einzelne Haufen verteilt wird, die von den Schaufeln des Kornelevators getragen werden. Darüber hinaus kann der zweite HF-Sensor so positioniert sein, dass er HF-Sensor-Messwerte des sauberen Korns erfasst, wenn sich dieses in einer lockereren Verteilung befindet, z.B. wenn sich in der Luft befindet und von den Schaufeln durch den Auslass des Kornelevators abgegeben wird. In diesem Fall kann der zweite HF-Sensor mit einem größeren FOV oder Abfragebereich als der erste HF-Sensor ausgestattet sein, um sicherzustellen, dass im Wesentlichen das gesamte durch den Auslass des Kornelevators abgegebene Getreide von der HF-Energie getroffen und von den entsprechenden HF-Sensor-Messwerten erfasst wird.
Die Frequenzen, bei denen der Sensor oder die Sensoren innerhalb des HF-Sensor-Teilsystems arbeiten, variieren je nach Ausführungsform. Die Betriebsfrequenzen der HF-Sensoren können so angepasst werden, dass sie sich am besten für einen bestimmten Sensorstandort eignen, oder so optimiert werden, dass sie eine gewünschte Signalantwort hervorrufen, die eine höhere Auflösung für eine Unterscheidung zwischen den HF-Charakteristiken bietet, die im Speicher als „Ground-Truth“-Testdaten gespeichert sind. Im Allgemeinen arbeiten die HF-Sensoren im HF-Bereich, der vorliegend als Bereich von 3 Hertz (Hz) bis 30 Terahertz (THz) definiert ist. In bestimmten Ausführungsformen arbeiten der oder die HF-Sensoren innerhalb des Sensor-Teilsystems im Mikrowellenband (vorliegend definiert als Bereich von 1 Gigahertz (GHz) bis 30 GHz). Ein Zielkonflikt besteht darin, dass die Datenauflösung und die Genauigkeit der Schätzung von Kornparametern bei höheren Frequenzen (z.B. bei Frequenzen über 1 GHz) tendenziell zunehmen, allerdings auch die Kosten und die Komplexität solcher Sensorsysteme bei höheren Frequenzen tendenziell steigen. Aus diesen Gründen ist es zumindest bei einigen Anwendungen vorteilhaft, eine Frequenz oder einen Frequenzbereich zwischen 1 und 100 GHz für den Betrieb jedes Sensors zu wählen. Beispielsweise kann in solchen Ausführungsformen ein erster HF-Sensor bei einer ersten festen Frequenz oder einer maximalen Frequenz (wenn er HF-Energie über einen Frequenzbereich emittiert) f1 arbeiten, während ein zweiter Sensor bei einer zweiten festen Frequenz oder einer minimalen Frequenz (wenn er HF-Energie über einen Frequenzbereich emittiert) f2 arbeiten kann, wobei f2 einen Wert hat, der mindestens doppelt so hoch ist wie f1.
Das HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem enthält ferner eine Form von Verarbeitungsarchitektur, die nachstehend allgemein als „Steuereinheit“ (controller) bezeichnet wird. Während des Systembetriebs empfängt die Steuereinheit die HF-Sensor-Messwerte vom HF-Sensor-Teilsystem und vergleicht diese Messwerte mit den Informationen (Testdaten), die in einer HF-Charakteristik-Datenbank gespeichert sind, die sich in einem computerlesbaren Speicher an Bord des Mähdreschers befindet oder der Steuereinheit anderweitig zugänglich ist. Wie bereits erwähnt, enthält die HF-Charakteristik-Datenbank HF-Charakteristik-Testdaten, die für getestete Getreideproben über einen oder mehrere getestete Frequenzbereiche beobachtet wurden. Solche HF-Charakteristik-Testdaten werden vorteilhafterweise als Ground-Truth-Daten erzeugt, indem HF-Signaturen oder Signalantwortcharakteristiken einer Reihe von Getreideproben mit bekannten Eigenschaften (z.B. bekannte Getreidesorten, bekannte Massen oder Volumenmessungen, bekannte Feuchtigkeitsgehalte und bekannte Bestandteilgehaltsmessungen) über ausgewählte Frequenzbereiche gesammelt werden, die die Frequenzen umfassen, bei denen die HF-Sensoren arbeiten. Solche HF-Charakteristik-Testdaten können in einem für die Steuereinheit zugänglichen Speicher unter Verwendung einer geeigneten Datenstruktur wie z.B. mehrdimensionaler Nachschlagetabellen gespeichert werden. Dessen ungeachtet werden die HF-Charakteristik-Testdaten zweckmäßigerweise im Speicher als eine oder mehrere HF-Signalantwortkarten gespeichert, die HF-Signalcharakteristiken der geprüften Getreideproben über den/die geprüften Frequenzbereich/e grafisch darstellen. Die Spuren solcher Karten können als diskrete Punkte gespeichert werden oder, wenn möglich, in Form von Gleichungen oder Formeln mit mehreren Variablen.
Um die Vielseitigkeit zu erhöhen, können solche HF-Signalantwortkarten für Getreide verschiedener Arten, Getreidekategorien mit unterschiedlichem Feuchtigkeitsgehalt oder dergleichen erstellt werden, und die entsprechenden HF-Signalantwortkarten können bei Bedarf von der Steuereinheit abgerufen werden. Wenn beispielsweise bestimmt wird, dass es sich bei dem aktuell geernteten Getreide um Mais mit einem bestimmten Feuchtigkeitsgehalt (z.B. 16 Gew.-%) handelt, kann die Steuereinheit die HF-Signalantwortkarte (oder den HF-Charakteristik-Datensatz) für die getesteten Maisproben mit dem angegebenen Feuchtigkeitsgehalt abrufen und dann die abgerufene HF-Signalantwortkarte verwenden, um die Getreidemasse und einen Gehalt an Nicht-Feuchtigkeits-Bestandteilen, wie z.B. einen Ölgehalt, zu bestimmen, wie in dem nachstehend in Verbindung mit 4 und 5 erörterten Beispiel dargelegt.
Wie soeben angedeutet, bestimmt die Steuereinheit beim Empfangen der HF-Sensormesswerte von den HF-Sensoren dann die Getreidemasse, den Feuchtigkeitsgehalt und/oder einen Gehalt an Nicht-Feuchtigkeits-Bestandteilen des aktuell geernteten Getreides zumindest teilweise auf Grundlage eines Vergleichs zwischen den HF-Sensormesswerten und HF-Charakteristik-Testdaten. In Ausführungsformen, in denen mehrere HF-Sensor-Messwerte bei unterschiedlichen Frequenzen oder Frequenzbereichen erfasst werden, ermöglicht dies der Steuereinheit, mehrere unbekannte Parameter mithilfe simultaner Gleichungen zu ermitteln. Es können, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, auch neuronale Netze oder andere Methoden verwendet werden. Unter Verwendung eines solchen Ansatzes kann die Steuereinheit in einigen Ausführungsformen das Kornvolumen (für die anschließende Umwandlung in die Getreidemasse), den Feuchtigkeitsgehalt und einen ersten Bestandteilgehalt (z.B. Protein-, Zellulose-, Stärke- oder Ölgehalt) ermitteln. Weitere Bestandteile können nach Wunsch durch Sammeln zusätzlicher HF-Sensor-Messwerte und Verwenden einer geeigneten Anzahl von Frequenzkorrelationsgleichungen oder anderer Methoden gemessen werden.
Es können mehrere verschiedene HF-Eigenschaften beobachtet und zur Beurteilung von Korncharakteristiken oder -attributen verwendet werden. Als nicht einschränkendes Beispiel konzentrieren sich die folgenden Ausführungen hauptsächlich auf HF-Messungen, die als Abschwächung (Verringerung der Amplitude oder des Betrags der HF-Energie) und Phasenänderung (Ausbreitungsverzögerung der HF-Energie) beobachtet werden. Während sich die folgende Beschreibung hauptsächlich auf eine HF-Signalantwort konzentriert, die in Form von HF-Energieabschwächung und Phasenänderung gemessen wird, können alternative Ausführungsformen des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems auch andere HF-bezogene Messungen berücksichtigen, darunter, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, Polarisation, Leistungsdichteverteilung, Reflexion und Rückstreuung. Nach dem Bestimmen des Getreidemassenparameters und der Kornbestandteilmengenschätzung befiehlt die Steuereinheit dann eine oder mehrere Aktionen auf Grundlage des bestimmten Getreidemassenparameters und der Kornbestandteilmengenschätzung. Diese Aktionen können eine beliebige Kombination der Folgenden beinhalten: (i) Anzeigen der bestimmten Parameter (z.B. als numerische Anzeige oder Symbol) auf einer Anzeigevorrichtung, die sich in einer Bedienerkabine des Mähdreschers befindet, (ii) Speichern der bestimmten Parameter als mit einem Zeitstempel versehene Daten in einem Speicher, auf den die Steuereinheit zugreifen kann, (iii) Auslagern der bestimmten Parameter an eine zentrale Steuerquelle oder eine andere entfernt angeordnete Entität und/oder (iv) Anweisen eines Aktuators an Bord des Mähdreschers, eine Komponente in Reaktion auf die neu bestimmten Parameter einzustellen.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Funktionen bieten die HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsysteme mehrere bemerkenswerte Vorteile gegenüber konventionellen Sensorsystemen, die zur Messung von Getreideeigenschaften in Mähdreschern eingesetzt werden. Eine Echtzeit-Beurteilung des Getreides wird durch Erfassen von HF-Signalantworten des sauberen Getreidestroms in-situ und ohne Unterbrechung in Ausführungsformen ermöglicht, in denen ein erster HF-Sensor eine erste HF-Signalantwort des sauberen Getreidestroms an einer stromaufwärts gelegenen Stelle erfasst, während ein zweiter, stromabwärts gelegener HF-Sensor eine zweite HF-Signalantwort des sauberen Getreidestroms an einer stromabwärts gelegenen Stelle erfasst, was Messungen im Wesentlichen desselben Getreidekörpers ermöglicht. Kalibrierungsanforderungen werden verringert oder beseitigt, während die Genauigkeit der Schätzungen von Getreidemasse und Kornfeuchtigkeit beibehalten, wenn nicht sogar verbessert werden kann. Durch die Verwendung von Sensoren, die im HF-Bereich und möglicherweise im Mikrowellen- oder MMW-Bereich arbeiten, wird eine Exposition von Getreide gegenüber hochenergetischer ionisierender EM-Strahlung vermieden. Ein weiterer, besonders nützlicher Vorteil ist, dass nun in Echtzeit Informationen über die Zusammensetzung des von einem Mähdrescher verarbeiteten Getreides gesammelt werden können. So kann beispielsweise der prozentuale Anteil eines oder mehrerer Bestandteile (z.B. Protein, Zellulose, Stärke, Öl o.ä.) des Getreides bestimmt werden, was neue Möglichkeiten für verschiedene Verwendungen solcher Daten eröffnet.
In einigen Beispielen kann die Charakteristik-Datenbank Charakteristiken von Nicht-Getreide-Materialien enthalten, die als Verunreinigungen gelten. Die Charakteristiken können Absorption, Reflexionsgrad, Rückstreuung und andere HF-Eigenschaften in Abhängigkeit von der Frequenz umfassen. Die Nicht-Getreide-Materialien können Metalle, Kunststoffe, Holz, Unkraut, Unkrautsamen, Nicht-Getreide-Pflanzenteile, Erde, Asche, Pilze, Biotoxine, genetisch veränderte Organismen oder andere Verunreinigungen umfassen.
Im Folgenden werden nun Beispiele für das HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem im Zusammenhang mit einem beispielhaften Mähdrescher beschrieben, wie er nachstehend in Verbindung mit 1 und 2 dargestellt und diskutiert wird. Zusätzlich werden Verfahren oder Prozesse, die von der Steuereinheit des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems ausgeführt werden können, um mehrere unbekannte Parameter (Getreidemasse, Feuchtigkeitsgehalt und/oder die Kornzusammensetzung eines oder mehrerer Nicht-Feuchtigkeits-Bestandteile) zu bestimmen, weiter unten in Verbindung mit 3 diskutiert. Schließlich werden Beispiele von HF-Charakteristik-Testdaten, die in der HF-Charakteristik-Datenbank als HF-Antwortkarten gespeichert werden können, weiter unten in Verbindung mit 4 und 5 beschrieben. Die nachstehende Beschreibung dient nur zur Veranschaulichung.
In 1 ist schematisch ein Mähdrescher 10 dargestellt, der mit einem HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem 12 ausgestattet ist. Der Mähdrescher 10 wird zur Veranschaulichung dargestellt, um einen nicht einschränkenden Beispielkontext zu schaffen, in dem Ausführungsformen des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems 12 besser verstanden werden können. In weiteren Ausführungsformen kann der Mähdrescher 10 andere Formen annehmen und verschiedene Kombinationen von Komponenten enthalten, die für die Verarbeitung von Pflanzen geeignet sind, die während der Fahrt über ein Feld 14 in den Mähdrescher 10 aufgenommen werden. Aus Gründen einer klaren Darstellung sind in 1 nur ausgewählte Komponenten des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems 12, wie z.B. eine Steuereinheit 16, dargestellt. Eine weitere Darstellung und Erörterung des beispielhaften HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems 12 erfolgt nachstehend im Zusammenhang mit 2.
Der beispielhafte Mähdrescher 10 beinhaltet einen Fahrgestellkörper oder Hauptrahmen 18, der von einer Anzahl den Boden kontaktierender Räder 20 getragen wird. Die den Boden kontaktierenden Räder 20 werden von einem nicht abgebildeten Motor und einem Antriebsstrang angetrieben, der beispielsweise ein elektronisch gesteuertes Hydraulikgetriebe beinhaltet. Auf einem vorderen Abschnitt des Hauptrahmens 18 befindet sich eine Kabine 22 mit einer Bedienstation einschließlich eines Bedienersitzes (nicht dargestellt), mindestens einer Anzeigevorrichtung 24 und einer Bedienerschnittstelle 26. An einem vorderen Teil des Hauptrahmens 18 des Mähdreschers 10 ist in einer Höhe, die im Allgemeinen unterhalb der Kabine 22 liegt, ein Zuführgehäuse 28 angebracht. Verschiedene Pflücker oder einfacher gesagt „Schneidwerke“ können austauschbar am Zuführgehäuse 28 angebracht werden, um den Mähdrescher 10 beispielsweise zum Ernten einer bestimmten Art von Erntegut anzupassen. Ein Beispiel eines solchen Schneidwerks, eine Ernteplattform 30, ist in 1 gezeigt.
Während der Mähdrescher 10 in Vorwärtsrichtung über das Feld 14 fährt, sammelt die Ernteplattform 30 abgetrennte Erntegutpflanzen im Zuführgehäuse 28, das dann die abgetrennten Erntegutpflanzen für die Beförderung (z.B. über ein nicht abgebildetes Förderband im Zuführgehäuse 28) in das Innere des Mähdreschers 10 zusammenführt. Im Mähdrescher 10 werden die Erntegutpflanzen von einem rotierenden Trommelförderer oder einer „Wendetrommel“ 32 erfasst, der/die die Erntegutpflanzen allgemein nach oben in einen rotierenden Dresch- und Trennabschnitt 34 leitet. Der rotierende Dresch- und Trennabschnitt 34 kann verschiedene Komponenten enthalten, um die gewünschten Funktionen der Trennung von Korn und Spreu von anderem Pflanzenmaterial zu erfüllen. Der veranschaulichte rotierende Dresch- und Trennabschnitt 34 beinhaltet beispielsweise einen Rotor oder eine Trommel 36 mit Dreschfunktionen, der/die drehbar in einem Gehäuse oder Rotorgehäuse 38 gelagert ist. Durch Drehung der Dreschtrommel 36 im Rotorgehäuse 38 fallen sowohl Körner als auch Spreu durch die Trennroste eines Dreschkorbs 40 und in den Einlass eines unteren Kornreinigungsabschnitts 42. Gleichzeitig wird Stroh und ähnliches Nicht-Getreide-Material (MOG) zu einem Auslassende 44 des rotierenden Dresch- und Trennabschnitts 34 geleitet und schließlich einer anderen rotierenden Trommel oder einer „Auswurfwendetrommel“ 46 zugeführt, um aus einem hinteren Ende des Mähdreschers 10 ausgestoßen zu werden.
Der Kornreinigungsabschnitt des Mähdreschers 10 beinhaltet verschiedene Komponenten, die dazu dienen, das frisch geerntete Getreide zu reinigen und gleichzeitig die Spreu davon zu trennen. Zu diesen Komponenten können ein Obersieb 48, ein Sieb 50 und eine beliebige Anzahl von Gebläsen (nicht dargestellt) gehören. Durch die Wirkung des Kornreinigungsabschnitts 42 wird das frisch gereinigte Getreide in einen Kornelevator 52 geleitet, um nach oben in einen Vorratsbehälter oder Reinkorntank 53 des Mähdreschers 10 befördert zu werden. Der Weg, den das saubere Getreide vom Getreidereinigungsabschnitt 42 zum Reinkorntank 53 zurücklegt, wird vorliegend als „Flussweg des sauberen Getreides“ bezeichnet, während das Getreide, das sich entlang dieses Flusswegs bewegt, allgemein als „sauberer Getreidestrom“ bezeichnet wird. Eine Anzahl von HF-Sensoren 54, 56, die zum HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem 12 gehören, können an verschiedenen Stellen entlang des Flusswegs des sauberen Getreides positioniert werden. Zum Beispiel können die HF-Sensoren 54, 56 strategisch positioniert werden, um HF-Sensor-Messwerte des Getreides zu erfassen, wenn dieses durch den Kornelevator 52 befördert wird, wie in 1 durch die Platzierung der kreisförmigen Symbole, die die HF-Sensoren 54, 56 darstellen, allgemein angedeutet. Die HF-Sensoren 54, 56 sammeln HF-Sensor-Messwerte des frisch geernteten Getreides, während das Getreide in den Reinkorntank 53 transportiert wird. Die HF-Sensor-Messwerte werden dann von der Steuereinheit 16 zur Schätzung oder Berechnung der Getreidemasse und eines oder mehrerer Bestandteilgehalte des Getreides verwendet, wie nachstehend im Zusammenhang mit 3 erläutert.
Wenn der Kornelevator 52 das frisch geerntete Getreide in den Reinkorntank 53 befördert, fallen Rückstände auf einen Rücklaufelevator 58, der sich über einen unteren Abschnitt des Kornelevators 52 erstreckt. Der Rücklaufelevator 58 führt dann die Rückstände zum Einlass der Dreschtrommel 36 zurück, wo sie weiter gedroschen werden, damit sich die vorstehend beschriebenen Schritte der Getreideverarbeitung wiederholen und der Kornertrag des Mähdreschers 10 maximiert wird. Auf diese Weise nimmt der Mähdrescher 10 abgeschnittene Erntegutpflanzen vom Feld 14 auf, extrahiert das Getreide aus den Pflanzen, reinigt das frisch extrahierte Getreide und speichert das Getreide im Tank 53 für die anschließende Entladung, z.B. mit einer Entladeschnecke 60. Außerdem können während des Einsatzes des Mähdreschers 10 bestimmte Komponenten innerhalb des Mähdreschers 10 in ihrer Position verstellt oder die Betriebsparameter solcher Komponenten verändert werden, indem eine beliebige Anzahl von Aktuatoren 62 verwendet wird, wie z.B. hydraulisch oder elektrisch gesteuerte Linear- oder Drehaktuatoren, von denen einer in 1 allgemein durch das Symbol 62 dargestellt ist. Diese Aktuatoren 62 können in Reaktion auf Bedienereingaben über die in der Kabine 22 befindliche Bedienerschnittstelle 26 gesteuert werden, über Befehlssignale gesteuert werden, die von der Steuereinheit 16 des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems 12 ausgegeben werden, oder auf andere Weise von einer anderen Steuereinheit an Bord des Mähdreschers 10 gesteuert werden.
In 2 ist das HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem 12 detaillierter dargestellt, ebenso wie ein oberer Teil des Kornelevators 52. Bezugszeichen wurden, soweit zutreffend, aus 1 übernommen. Zu beachten ist beispielsweise die Einbeziehung von Kästchen, die die Steuereinheit 16, die Anzeigevorrichtung 24, die Bedienerschnittstelle 26 und die HF-Sensoren 54, 56 darstellen, in der schematischen Darstellung von 2. Zusätzlich zu den vorgenannten Komponenten kann das HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem 12 ferner eine beliebige Anzahl zusätzlicher, in den Mähdrescher 10 integrierter Nicht-HF-Sensoren 64, eine drahtlose Datenverbindung 66 mit einer Antenne 68 und einen computerlesbaren Speicher 70 beinhalten, in dem eine HF-Charakteristik-Datenbank 72 gespeichert ist. Die verschiedenen Datenverbindungen zwischen diesen Komponenten sind in 2 durch eine Anzahl von Signalleitungen dargestellt, die in Pfeilspitzen enden, wobei diese Signalleitungen im Allgemeinen eine beliebige Kombination von drahtgebundenen oder drahtlosen Datenverbindungen darstellen.
Die Steuereinheit 16 des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems 12 kann jede Form annehmen, die für die Durchführung der in diesem Dokument beschriebenen Funktionen geeignet ist. Die Bezeichnung „Steuereinheit“ wird vorliegend in einem nicht-einschränkenden Sinne verwendet und bezieht sich allgemein auf die Verarbeitungsarchitektur des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems 12. Die Steuereinheit 16 kann eine beliebige geeignete Anzahl von Prozessoren, Steuercomputern, computerlesbaren Speichern, Stromversorgungen, Speichervorrichtungen, Schnittstellenkarten und anderen standardisierten Komponenten umfassen oder mit diesen assoziiert sein. Die Steuereinheit 16 kann zudem eine beliebige Anzahl von Firmware- und Software-Programmen oder computerlesbaren Anweisungen beinhalten oder mit diesen zusammenarbeiten, die dazu dienen, die verschiedenen vorliegend beschriebenen Prozessaufgaben, Berechnungen und Steuer-/Anzeigefunktionen auszuführen. Solche computerlesbaren Anweisungen können in einem nichtflüchtigen Sektor des Speichers 70 zusammen mit der nachstehend beschriebenen HF-Charakteristik-Datenbank 72 gespeichert sein. Während der Speicher 70 in 2 allgemein als ein einziger Block dargestellt ist, kann dieser eine beliebige Anzahl und Art von Speichermedien umfassen, die zum Speichern von computerlesbarem Code oder Anweisungen sowie von anderen Daten geeignet sind, die zur Unterstützung des Betriebs des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems 12 verwendet werden. Der Speicher 70 kann in die Steuereinheit 16 integriert sein, z.B. als Package-System, Ein-Chip-System oder eine andere Art von mikroelektronischem Package oder Modul.
Bei der Bedienerschnittstelle 26 in der Kabine 22 kann es sich um eine beliebige Vorrichtung oder eine Gruppe von Vorrichtungen handeln, die von einem Bediener zur Eingabe von Befehlen in das HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem 12 oder zur anderweitigen Steuerung desselben verwendet werden. In verschiedenen Implementierungen kann die Bedienerschnittstelle 26 in die Anzeigevorrichtung 24 integriert oder anderweitig mit dieser assoziiert sein. In diesem Zusammenhang kann die Bedienerschnittstelle 26 physische Eingänge (z.B. Tasten, Schalter, Tastenfelder oder dergleichen), die sich auf oder in der Nähe der Anzeigevorrichtung 24 befinden, ein in die Anzeigevorrichtung 24 integriertes Touchscreen-Modul oder eine Cursor-Eingabevorrichtung (z.B. einen Joystick, Trackball oder eine Maus) zur Positionierung eines Cursors beinhalten, der als Schnittstelle zu GUI-Elementen verwendet wird, die auf der Anzeigevorrichtung 24 erzeugt werden. Bei der Anzeigevorrichtung 24 kann es sich um eine beliebige bildgebende Vorrichtung handeln, die für den Betrieb in der Kabine 22 des Mähdreschers 10 konfiguriert ist. In einigen Ausführungsformen kann die Anzeigevorrichtung 24 an der statischen Struktur der Kabine 22 befestigt und in einer Head-Down-Display- (HDD-) Konfiguration ausgeführt sein. In einigen Ausführungsformen arbeitet die landwirtschaftliche Maschine 200 zudem autonom oder halbautonom ohne einen Bediener an Bord. Die Bedienerschnittstelle 26 kann auf einer entfernt angeordneten Vorrichtung wie einem Mobiltelefon oder einem Tablet-Computer bereitgestellt werden, die mit der landwirtschaftlichen Maschine 200 verbunden ist.
Wenn die drahtlose Datenverbindung 66 in das HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem 12 integriert ist, kann sie die Form eines HF-Sendeempfängers annehmen, der eine drahtlose Datenübertragung und einen drahtlosen Datenempfang mit einer entfernt gelegenen Steuerzentrale oder Datenquelle ermöglicht. In verschiedenen Implementierungen kann die Datenverbindung 66 Informationen empfangen, die bei der Beurteilung von Erntegut- oder Bodenbedingungen, Wetterbedingungen und möglicherweise bei der periodischen Aktualisierung oder Verfeinerung der HF-Charakteristik-Datenbank 72 verwendet werden. Zusätzlich oder alternativ kann die Datenverbindung 66 verwendet werden, um von der Steuereinheit 16 gesammelte Daten auszulagern (d.h. an eine entfernt gelegene Quelle zu übertragen), wobei die entfernt gelegene Quelle die Daten dann zusammenfasst oder auf andere Weise verwendet. In anderen Ausführungsformen kann die Datenverbindung 66 in dem HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem 12 entfallen, ebenso wie viele der anderen in 2 dargestellten Komponenten.
Schließlich können die Nicht-HF-Sensoren 64 verschiedene Sensoren beinhalten, die Eingabedaten liefern, die von der Steuereinheit 16 bei der Beurteilung eines oder mehrerer Parameter verwendet werden, die sich auf das aktuell vom Mähdrescher 10 verarbeitete Getreide beziehen. Solche Sensoren 64 können beispielsweise Sensoren zur Messung der Geschwindigkeit des Kornelevators 52 (nützlich bei der Bestimmung des Massenstroms) und/oder Sensoren zur Erkennung der Getreideart (nützlich bei der Filterung der HF-Charakteristik-Testdaten 90 zur Isolierung relevanter HF-Charakteristiken bei der Durchführung der nachstehend beschriebenen Funktionen zur Bestimmung der Getreidemasse und von Bestandteilgehalten) beinhalten. Darüber hinaus ist nicht ausgeschlossen, dass die Nicht-HF-Sensoren 64 Sensoren für den kapazitiven Widerstand, Gewichtssensoren oder andere Sensoren beinhalten, die zur Schätzung des Feuchtigkeitsgehalts von Getreide verwendet werden. Wenn solche Sensoren vorhanden sind, können die von den Sensoren gelieferten Dateneingaben zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts unabhängig von oder in Kombination mit den von den HF-Sensoren 54, 56 gesammelten HF-Signalantwortsignalen verwendet werden, wie nachstehend näher beschrieben. In anderen Fällen kann der Feuchtigkeitsgehalt ausschließlich anhand der von den HF-Sensoren 54, 56 gelieferten HF-Signalantwortsignale oder auf andere Weise, z.B. durch über die Bedienerschnittstelle 26 empfangene Bedienereingaben, bestimmt werden.
Im Einzelnen gehören zu den HF-Sensoren 54, 56 jeweils mindestens ein HF-Sender 76 und mindestens ein HF-Empfänger 78. Wie vorstehend angegeben, sind die HF-Sensoren 54, 56 zweckmäßig an verschiedenen Stellen entlang des Flusswegs des sauberen Getreides angeordnet, wobei in alternativen Ausführungsformen ein oder beide HF-Sensoren 54, 56 auch so positioniert sein können, dass sie HF-Sensor-Messwerte des geernteten Getreides außerhalb des Flusswegs des sauberen Getreides erfassen. In verschiedenen Implementierungen sind die HF-Sensoren 54, 56 in die Struktur des Kornelevators 52 integriert, wie rechts in 2 dargestellt. Konkret kann der HF-Sensor 54 strategisch so positioniert sein, dass er HF-Sensor-Messwerte des geernteten Getreides erfasst, wenn dieses innerhalb des Kornelevators als Haufen oder konsolidierte Massen nach oben transportiert wird, die von Schaufeln 80 (von denen in 2 nur einige gekennzeichnet sind) des Kornelevators getragen werden, die von einem im Kornelevator 52 enthaltenen Förderband 74 abstehen. Der HF-Sensor 56 andererseits kann so positioniert sein, dass er das geerntete Getreide erfasst, wenn dieses von den Schaufeln 80 abgeworfen und somit durch einen Auslass 82 des Kornelevators 52 abgegeben wird. Dementsprechend kann in solchen Ausführungsformen der Abfragebereich oder das FOV 84 des HF-Sensors 56 gegenüber dem Abfragebereich oder FOV 86 des HF-Sensors 54 vergrößert sein, um sicherzustellen, dass der HF-Sensor 56 die Signalantwort von im Wesentlichen dem gesamten in der Luft befindlichen Getreide aufzeichnet, das durch den Auslassabschnitt 82 des Kornelevators 52 geleitet wird. Dies kann durch Anpassung der jeweiligen Antennenformen und -abmessungen des Senders 76 und des Empfängers 78 erreicht werden. In weiteren Ausführungsformen können die HF-Sensoren 54, 56 an der gleichen Stelle oder im Wesentlichen an der gleichen Stelle innerhalb des Kornelevators 52 positioniert sein; z.B. können die Sensoren 54, 56 zusammen angeordnet sein, um HF-Sensor-Messwerte des Getreides zu erfassen, wenn dieses von einer Schaufel 80 des Kornelevators 52 getragen wird, oder sie können zusammen angeordnet sein, um HF-Sensor-Messwerte des Getreides zu erfassen, wenn dieses durch den Auslass 82 aus dem Kornelevator 52 abgegeben wird. Die HF-Sensoren 54, 56 des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems 12 bilden zusammen ein HF-Sensor-Teilsystem 88.
In einigen Ausführungsformen erfassen die HF-Sensoren 54, 56 gleichzeitig HF-Sensormesswerte des aktuell geernteten Getreides, während dieses entlang des Flusswegs des sauberen Getreides transportiert wird. Ferner ist der HF-Sensor 54 so konfiguriert, dass er HF-Sensormesswerte des aktuell geernteten Getreides mit einer ersten Frequenz oder in einem ersten Frequenzbereich erfasst. Im Vergleich hierzu ist der HF-Sensor so konfiguriert, dass er HF-Sensor-Messwerte des aktuell geernteten Getreides mit einer zweiten Frequenz oder in einem zweiten Frequenzbereich erfasst, der sich von der ersten Frequenz oder dem ersten Frequenzbereich unterscheidet. Die Sensoren 54, 56 können sowohl in einem Sende- als auch in einem Reflexionsmodus arbeiten. Zusätzlich oder alternativ können die HF-Sensoren 54, 56 jeweils so konfiguriert sein, dass sie bei Exposition gegenüber bzw. Beaufschlagung mit HF-Energie innerhalb des Terahertz-Bands HF-Sensormesswerte des Getreides erfassen. Beispielsweise kann in solchen Ausführungsformen ein erster HF-Sensor bei einer ersten festen Frequenz oder einer maximalen Frequenz (wenn er HF-Energie über einen Frequenzbereich emittiert) f1 arbeiten, während ein zweiter Sensor bei einer zweiten festen Frequenz oder einer minimalen Frequenz (wenn er HF-Energie über einen Frequenzbereich emittiert) f2 arbeiten kann. Ferner kann der Wert von f2 mindestens doppelt so hoch sein wie der von f1. Die Frequenzen, mit denen die HF-Sensoren 54, 56 arbeiten, variieren von Ausführungsform zu Ausführungsform, ebenso wie die Sensorpositionierung. Im Allgemeinen werden die Sensorfrequenzen und die Positionierung jedoch so gewählt, dass Signal-Rausch-Verhältnisse maximiert werden, eine strukturelle (z.B. metallische) Schnittstelle vermieden wird und eindeutige Signalantworten aus dem Getreide erhalten werden, um die Auflösung zu optimieren, wenn zwischen den in der HF-Charakteristik-Datenbank 72 gespeicherten HF-Charakteristiken unterschieden wird, wie nachstehend im Zusammenhang mit 3 bis 5 näher erläutert.
Die von den HF-Sensoren 54, 56 erfassten HF-Sensor-Messwerte werden über drahtgebundene oder drahtlose Datenverbindungen an die Steuereinheit 16 bereitgestellt. Die Steuereinheit 16 berücksichtigt dann die von den HF-Sensoren 54, 56 gelieferten HF-Sensor-Messwerte in Verbindung mit in der HF-Charakteristik-Datenbank 72 enthaltenen Daten bei der Beurteilung unbekannter Parameter, die sich auf das vom Mähdrescher 10 verarbeitete Getreide beziehen. Konkret enthält die HF-Charakteristik-Datenbank 72 HF-Charakteristik-Testdaten 90, die für getestete Getreideproben mit bekannten Eigenschaften beobachtet wurden, während die Getreideproben über einen oder mehrere getestete Frequenzbereiche mit HF-Energie beaufschlagt wurden. Eine „HF-Signalantwort“ kann jede HF-Signalmessung sein, die beim Auftreffen von HF-Energie auf ein geerntetes Korn erfasst wird, unabhängig davon, ob die HF-Energie durch das Korn hindurchgeht oder von diesem reflektiert wird. Bei der HF-Signalantwort kann es sich zum Beispiel um eine Messung eines der Folgenden handeln: (i) der Abschwächung der HF-Energie beim Durchgang durch das geerntete Korn oder (ii) der Ausbreitungsverzögerung (Phasenverschiebung) der HF-Energie beim Durchgang durch das geerntete Korn. In weiteren Implementierungen können andere Arten von HF-Signalantworten zusätzlich zu oder anstelle der Abschwächung und/oder Ausbreitungsverzögerung von HF-Energie, die auf das geerntete Getreide trifft, berücksichtigt werden. Eine nicht erschöpfende Liste solcher alternativen HF-Signalreaktionen, die von der Steuereinheit 16 berücksichtigt werden können, beinhaltet Polarisation, Leistungsdichteverteilung, Reflexion und Rückstreuung. Die Steuereinheit 16 verwendet solche HF-Sensor-Messwerte, um eine Masse und eine oder mehrere Bestandteilmengen (z.B. einen Feuchtigkeitsgehalt und/oder einen oder mehrere prozentuale Anteile von Nicht-Feuchtigkeits-Bestandteilen) des geernteten Getreides zumindest teilweise auf Grundlage einer vergleichenden Analyse mit den in der Datenbank 72 gespeicherten HF-Charakteristik-Testdaten 90 zu bestimmen.
Die HF-Charakteristik-Testdaten 90 können als eine oder mehrere HF-Signalantwortkarten 92, 94, 96 gespeichert sein, wie in 2 unten links allgemein angedeutet. Alternativ können die HF-Charakteristiken auch unter Verwendung einer anderen Datenstruktur, z.B. einer mehrdimensionalen Nachschlagetabelle, gespeichert werden. Wenn die HF-Charakteristiken in einer oder mehreren Antwortkarten 92, 94, 96 gespeichert sind, können sie als Spuren, Linien oder Kurven in einem zweidimensionalen Graphen des Frequenzbereichs in Abhängigkeit vom gemessenen HF-Signalantwortparameter aufgezeichnet werden. Solche Spuren können als Serien von diskreten, zusammenhängenden Punkten oder Koordinaten gespeichert werden, oder sie werden, wenn möglich, in Form von Formeln gespeichert. Beispiele für solche HF-Signalantwortkarten werden nachstehend im Zusammenhang mit 4 und 5 näher erläutert. In der HF-Charakteristik-Datenbank 72 kann eine Vielzahl solcher Karten gespeichert sein, die mit verschiedenen Getreidearten assoziiert sind oder diesen entsprechen, wobei die Steuereinheit 16 dann die entsprechende(n) Antwortkarte(n) (z.B. die in 2 im Vordergrund gezeigte Antwortkarte 92) auf Grundlage der Art oder Kategorie des derzeit vom Mähdrescher 10 verarbeiteten Getreides auswählt. Anschließend kann die Steuereinheit 16 die Getreidemasse, den Feuchtigkeitsgehalt und/oder einen ersten Bestandteilgehalt des aktuell geernteten Getreides zumindest teilweise auf Grundlage eines Abgleichs der HF-Sensor-Messwerte mit einer bestimmten HF-Signalantwort bestimmen oder schätzen, die in den auf der HF-Signalantwortkarte 92 aufgezeichneten HF-Signalantworten enthalten ist. Die Art und Weise, wie die Steuereinheit 16 eine solche Funktion ausführen kann, wird nun im Zusammenhang mit 3 näher beschrieben.
3 zeigt einen Prozess 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung gemäß einer nicht-einschränkenden beispielhaften Ausführungsform. Der Prozess 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung kann in einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung von der Steuereinheit 16 des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems 12 durchgeführt werden. Der Prozess 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung beinhaltet eine Reihe von Prozessschritten 102, 104, 106, 108, 110, 112, 114, die im Folgenden nacheinander beschrieben werden. Je nach der besonderen Art und Weise, in der der Prozess 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung implementiert wird, kann jeder in 4 allgemein dargestellte Schritt einen einzigen Prozess oder mehrere Teilprozesse umfassen. Die in 3 dargestellten und im Folgenden beschriebenen Schritte sind lediglich als nicht einschränkendes Beispiel zu verstehen. In alternativen Ausführungsformen des Prozesses 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung können zusätzliche Prozessschritte durchgeführt werden, bestimmte Schritte können ausgelassen werden und/oder die dargestellten Prozessschritte können in alternativer Reihenfolge durchgeführt werden.
Der Prozess 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung beginnt in SCHRITT 102 in Reaktion auf das Eintreten eines vorbestimmten auslösenden Ereignisses. In bestimmten Fällen kann das auslösende Ereignis die Erkennung der Aufnahme von abgetrennten Pflanzen in den Mähdrescher 10 sein (1). In anderen Fällen kann der Prozess 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung in Reaktion auf ein anderes auslösendes Ereignis gestartet werden, z.B. in Reaktion auf eine über die Bedienerschnittstelle 26 empfangene Bedienereingabe, die anzeigt, dass der Prozess 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung durchgeführt werden soll.
Nach dem Start (SCHRITT 102) geht der Prozess 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung zu SCHRITT 104 über. In SCHRITT 104 empfängt die Steuereinheit 16 HF-Sensor-Messwerte vom HF-Sensor-Teilsystem 88 (2). Im gezeigten Beispiel empfängt die Steuereinheit 16 während des SCHRITTS 104 HF-Sensor-Messwerte von den im Kornelevator 52 positionierten HF-Sensoren 54, 56. Als Nächstes (oder gleichzeitig mit oder vor SCHRITT 104) ruft die Steuereinheit 16 geeignete HF-Charakteristiken aus der HF-Charakteristik-Datenbank 72 (2) ab. Wie in 3 durch den Pfeil 116 angedeutet, kann die Steuereinheit 16 die relevanten HF-Charakteristiken zum Abruf und zur anschließenden Berücksichtigung unter Verwendung verschiedener Arten von Filterkriterien bestimmen. Allgemein kann in einigen Ausführungsformen die HF-Charakteristik-Datenbank 72 mehrere Datensätze von HF-Charakteristiken enthalten, wobei jeder Datensatz einer bestimmten Getreideart oder einer bestimmten Getreidekategorie entspricht. In solchen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 16 die bestimmte Getreidesorte oder Getreidekategorie identifizieren, die aktuell vom Mähdrescher 10 verarbeitet wird, z. B. auf Grundlage von Bedienereingaben, die über die Bedienerschnittstelle 26 empfangen werden, auf Grundlage von GPS-Daten, wenn diese mit der Getreidesorte korreliert sind, und/oder auf Grundlage einer beliebigen Art von automatischer Getreideidentifizierungsmethode, wie z.B. Bildverarbeitung einer Live-Kameraübertragung oder Oberflächenreaktionsmessungen des geernteten Getreides. Zu Beispielen für Getreidearten zählen, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, Mais, Raps, Sojabohnen, Weizen, Hafer und Sonnenblumen. Getreidekategorien können nach der allgemeinen Zusammensetzung des Getreides unterschieden werden, z.B. nach protein- oder ölreichen Getreidesorten. Die Steuereinheit 16 kann dann die entsprechenden HF-Charakteristiken aus der Datenbank 72 extrahieren, die mit der gegenwärtig verarbeiteten Getreideart oder -kategorie gekennzeichnet oder verknüpft sind. Ein ähnlicher Ansatz kann auch verwendet werden, um nach dem Feuchtigkeitsgehalt zu filtern, nachdem von der Steuereinheit 16 ein Feuchtigkeitsgehalt geschätzt wurde, wie nachstehend beschrieben. In anderen Ausführungsformen können andere Filterkriterien verwendet werden; oder die Steuereinheit 16 kann einfach alle in der Datenbank 72 gespeicherten HF-Charakteristiken mit den HF-Sensor-Messwerten während des nachfolgend ausgeführten SCHRITTS 108 vergleichen.
Als Nächstes bestimmt in SCHRITT 108 des Prozesses 100 (3) die Steuereinheit 16 mehrere unbekannte Parameter, die das aktuell verarbeitete und vom Mähdrescher 10 geerntete Getreide beschreiben. In verschiedenen Ausführungsformen beinhalten solche Parameter die Getreidemasse und den Anteil des geernteten Getreides, der aus einer oder mehreren bestimmten Arten von Bestandteilen besteht, z.B. Protein-, Zellulose-, Stärke- oder Ölgehalt. Die Steuereinheit 16 schätzt zudem zweckmäßig den Feuchtigkeitsgehalt des geernteten Getreides während oder vor dem SCHRITT 108 und kompensiert dann den geschätzten Feuchtigkeitsgehalt beim Bestimmen der Getreidemasse und des oder der Bestandteilgehalte, um die Genauigkeit zu erhöhen. In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 16 die von den HF-Sensoren 54, 56 gelieferten HF-Sensor-Messwerte verwenden, um einen Feuchtigkeitsgehalt zu schätzen, z.B. durch Vergleichen der HF-Sensor-Messwerte 54, 56 mit den abgerufenen HF-Charakteristiken für getestete Getreideproben mit verschiedenen bekannten Feuchtigkeitsgehalten. Eine weitere Beschreibung hierzu erfolgt nachstehend in Verbindung mit 4. In anderen Fällen kann der Feuchtigkeitsgehalt auf eine andere Art und Weise bestimmt werden, oder eine solche Schätzung des Feuchtigkeitsgehalts unter Verwendung der HF-Sensordaten kann mit anderen Schätzungen des Feuchtigkeitsgehalts kombiniert werden, falls verfügbar. Grundsätzlich können also verschiedene Arten von Nicht-HF-Sensordateneingaben 118 von der Steuereinheit 16 während des SCHRITTS 108 berücksichtigt werden, wie durch Pfeil 118 angezeigt. In Fällen, in denen solche Daten 118 Bedienereingaben, die einen Feuchtigkeitsgehalt angeben, Gewichtsmessungen oder Messungen des kapazitiven Widerstands, die einen Feuchtigkeitsgehalt angeben, oder andere derartige Informationen enthalten, die einen Feuchtigkeitsgehalt angeben, können diese Daten alternativ verwendet werden, um den Feuchtigkeitsgehalt zu bestimmen, oder anderweitig während des SCHRITTS 108 berücksichtigt werden.
Die HF-Sensor-Messwerte werden mit den abgerufenen HF-Charakteristiken verglichen, um die Getreidemasse und eine oder mehrere Bestandteilmengen im geernteten Getreide zu schätzen. Die Steuereinheit 16 kann eine bestimmte Charakteristik auf Grundlage der HF-Sensor-Messwerte identifizieren, um unbekannte Parameter (Getreidemasse und Kornattribut(e)) zu bestimmen, wobei zu beachten ist, dass die Verwendung mehrerer HF-Sensor-Messwerte, die mit unterschiedlichen Frequenzen oder in unterschiedlichen Frequenzbereichen erfasst wurden, die Bestimmung mehrerer unbekannter Parameter unter Verwendung von Querverweismethoden ermöglicht. Anders ausgedrückt, kann die Steuereinheit 16 die HF-Sensor-Messwerte unter Verwendung der abgerufenen HF-Charakteristik oder von Korrelationsgleichungen (wie durch die Testdaten festgelegt) analysieren, z.B. können in einigen Ausführungsformen Top-Bottom-Messungen und In-Out-Messungen verwendet werden, um mehrere Variablen für die Bestandteile zu bestimmen. Insbesondere im Hinblick auf die Getreidemasse können die HF-Sensor-Messwerte dazu verwendet werden, zunächst ein Volumen des Getreides zu bestimmen, wenn das Getreide einen bestimmten Sensorabfragebereich durchläuft. Im Falle des in 2 gezeigten HF-Sensors 54 kann dieses z.B. als Getreidehäuftiefe ausgedrückt werden, die dann in eine volumetrische Messung umgewandelt werden kann, da die Breite und Länge des Getreidehaufens im Allgemeinen bekannt ist (bestimmt durch den konfigurierten Raum zwischen dem Gehäuse 98 des Kornelevators, den Schaufeln 80 und dem Förderband 74). Das Getreidevolumen jedes Getreidehaufens kann dann mit einem bekannten Umwandlungsfaktor in Masse (z.B. Grammzahl) umgerechnet werden, die dann unter Berücksichtigung der Geschwindigkeit des Kornelevators 52 (die ebenfalls in den Nicht-HF-Sensoreingaben 118 enthalten ist) und anderer solcher Faktoren in Getreidemassenstrom und Erntegutertrag umgerechnet werden kann.
Nach dem Bestimmen der Getreidemasse, des Feuchtigkeitsgehalts und des oder der Bestandteilgehalte des aktuell geernteten Getreides (SCHRITT 108) geht die Steuereinheit 16 zu SCHRITT 110 über und führt eine beliebige Anzahl von Aktionen durch. Solche Aktionen können eine beliebige Kombination der Folgenden beinhalten: (i) Anzeigen solcher Informationen auf der Anzeigevorrichtung 24 zur Bezugnahme durch einen Bediener; (ii) Speichern solcher Informationen im Speicher 70, um beispielsweise ein mit einem Zeitstempel versehenes Datenprotokoll für eine spätere Bezugnahme oder Analyse zu erstellen; (iii) Auslagern solcher Informationen an eine andere Entität oder ein anderes System über die Datenverbindung 66; oder (iv) Anweisen eines oder mehrerer Aktuatoren 62, einen Betriebsparameter oder eine Komponentenposition in Reaktion auf Änderungen des Getreidemassenstroms und/oder des Feuchtigkeitsgehalts anzupassen. Im Anschluss an SCHRITT 110 bestimmt die Steuereinheit 16, ob der Prozess 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung 100 beendet werden soll (SCHRITT 112), z.B. aufgrund der Deaktivierung durch einen Bediener oder der Beendigung der Ernte durch den Mähdrescher 10. Wenn bestimmt wird, dass der Prozess 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung beendet werden sollte, beendet die Steuereinheit 16 den Prozess 100 entsprechend. Andernfalls kehrt die Steuereinheit 16 zu SCHRITT 104 zurück und führt eine weitere Iteration des Prozesses 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung durch, wie zuvor beschrieben. Diese Schritte können relativ schnell durchgeführt werden, damit das HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem 12 Getreidemasse und Bestandteilgehalte (Feuchtigkeitsgehalt und/oder Nicht-Feuchtigkeits-Bestandteilgehalt(e)) mit hoher Reaktionsfähigkeit in Echtzeit messen kann.
4 zeigt eine beispielhafte HF-Antwortkarte 120, die mehrere HF-Signalantwortcharakteristiken 122, 124, 126, 128, 130, 132 über einen getesteten Frequenzbereich für eine Anzahl getesteter Getreideproben aufzeichnet. Im dargestellten Beispiel hat jede der getesteten Getreideproben, die den HF-Charakteristiken 122, 124, 126, 128, 130, 132 entsprechen, einen bekannten Feuchtigkeitsgehalt von 16 Gew.-%. Zusätzlich zu einem bekannten Feuchtigkeitsgehalt enthalten die getesteten Getreideproben im abgebildeten Beispiel auch bekannte Ölgehalte und Häuftiefen, wie durch eine Legende 134 angezeigt. Im Fall der HF-Antwortkarte 120 ist die betrachtete HF-Signalantwort die Ausbreitungsverzögerung oder Phasenverschiebung der HF-Energie, wenn sie auf die getesteten Getreideproben auftrifft (z.B. durch diese hindurchgeht). Verschiedene andere HF-Antwortcharakteristiken für getestete Getreideproben mit 16% Feuchtigkeitsgehalt, unterschiedlichen Ölgehalten und/oder unterschiedlichen Häuftiefen können ebenfalls auf der beispielhaften HF-Antwortkarte 120 aufgezeichnet werden, sind aber aus Gründen der Übersichtlichkeit in 4 nicht dargestellt.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 in Kombination mit 4 kann die Steuereinheit 16 in einigen Ausführungsformen einen Feuchtigkeitsgehalt des aktuell geernteten Getreides während des SCHRITTS 106 des Prozesses 100 für HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messung (3) schätzen. Auch hier kann die Steuereinheit 16 den Feuchtigkeitsgehalt auf jede geeignete Art und Weise bestimmen, doch ist es zweckmäßig, mehrere Korrelationen zu verwenden, die durch die gespeicherten Testdaten und mehrere durch die HF-Sensoren 54, 56 erfasste Messwerte erhalten werden. Zum Beispiel können die HF-Signalantwortcharakteristiken 122, 124, 126, 128, 130, 132, die von der HF-Antwortkarte 120 für eine getestete Getreideprobe mit einem festgelegten Feuchtigkeitsgehalt aufgezeichnet wurden, in Verbindung mit mehreren anderen aufgezeichneten HF-Signalantwortcharakteristiken 122 (oder Korrelationsgleichungen) mit anderen festgelegten Feuchtigkeitsgehalten betrachtet werden. Die aktuellen HF-Sensor-Messwerte, die für verschiedene Frequenzen oder Frequenzbereiche erfasst wurden, können dann verwendet werden, um den Feuchtigkeitsgehalt durch geometrischen oder Musterabgleich mit einer bestimmten Charakteristik oder einem Bereich möglicher Charakteristiken zu identifizieren. Der bestimmte Feuchtigkeitsgehalt kann dann verwendet werden, um die HF-Antwortkarte 120 zur Verwendung beim Beurteilen der Häuftiefe und des Ölgehalts des aktuell verarbeiteten Getreides auszuwählen. Beispielsweise kann in einer Ausführungsform, in der ein HF-Sensor-Messwert bei einer Frequenz von 8 GHz erfasst wird (wie in 4 durch eine vertikale Linie 136 dargestellt), eine erkannte Phasenverschiebung (ohne Einheit in 4, aber in geeigneter Weise in Grad ausgedrückt) einer Markierung 138 entsprechen. Da die Markierung 138 auf oder neben die Charakteristik 130 fällt, kann bestimmt werden, dass das aktuell geerntete Getreide eine Häuftiefe von 2 Zentimetern (cm) und einen Ölgehalt von etwa 46 Gewichtsprozent aufweist. Die bestimmte Häuftiefe kann in ein Volumen umgerechnet werden, das zum Bestimmen der Getreidemasse verwendet wird. Ein ähnlicher Ansatz kann auch verwendet werden, um die anderen Bestandteilgehalte des aktuell geernteten Getreides zu bestimmen, soweit es die HF-Sensor-Messwerte und die in der Datenbank 72 gespeicherten HF-Charakteristik-Testdaten erlauben.
In dem vorstehend beschriebenen Beispiel wurde eine feste Testfrequenz von 8 GHz erörtert. In 4 zeigt die vertikale Linie 140 eine Testfrequenz von 16 GHz, wobei die Markierung 142 einen hypothetischen Phasenverschiebungswert entlang der Charakteristik oder Spur 130 angibt, der in einem alternativen Praxisszenario erkannt werden könnte. In beiden Fällen zeigen die HF-Sensor-Messwerte an, dass das aktuell geerntete Getreide eine Häuftiefe von 2 cm (unterteilt in einen einzelnen Haufen, der von einer der Schaufeln 80 des Kornelevators 52 getragen wird) und einen Ölgehalt von etwa 46 Gewichtsprozent aufweist. Wie jedoch aus einem Vergleich des vertikalen Abstands zwischen der Charakteristik 130 und der nächstgelegenen Charakteristik 132 (in 4 als „G1“ für 8 GHz und „G2“ für 16 GHz bezeichnet, wobei „G“ für „Lücke“ (gap) steht) ersichtlich wird, nimmt die Trennung oder die Auflösung zwischen Charakteristiken mit steigender Frequenz zu. Daher ist es generell von Vorteil, den HF-Sensoren 54, 56 höhere Betriebsfrequenzen oder Frequenzbereiche zuzuweisen, um die Auflösung und Genauigkeit zu verbessern. Gleichzeitig steigen aber auch die Kosten und die Komplexität von HF-Sensoren bei höheren Frequenzen, die in den HF-Bereich fallen. Aus diesen Gründen arbeiten die HF-Sensoren 54, 56 in einigen Ausführungsformen zumindest in einigen Anwendungen jeweils mit unterschiedlichen Frequenzen oder Frequenzbereichen zwischen 1 und 100 GHz. In anderen Ausführungsformen können jedoch einer oder beide HF-Sensoren 54, 56 außerhalb des vorstehend genannten Bereichs arbeiten, sofern die Sensoren 54, 56 innerhalb des HF-Bereichs arbeiten.
Im Beispiel von 4 wird ein HF-Sensor-Messwert betrachtet, der bei einer einzigen festen HF-Frequenz oder festen HF-Frequenzen erfasst wird. In weiteren Ausführungsformen können der HF-Sensor 54 und/oder der HF-Sensor 56 HF-Sensor-Messwerte über einen vorbestimmten Frequenzbereich erfassen und so eine HF-Antwortsignatur für das aktuell geerntete Getreide erzeugen. Die Steuereinheit 16 kann dann die vom Sensor erkannte HF-Signatur geometrisch mit einer entsprechenden HF-Signatur oder Charakteristik in der HF-Charakteristik-Datenbank 72 abgleichen (z.B. unter Verwendung eines musterabgleichenden Bildanalyse-Algorithmus). Ein Beispiel für eine solche HF-Antwortcharakteristik 146 ist in einer in 5 gezeigten HF-Antwortkarte 144 aufgezeichnet. In der Karte 144 werden erkannte Änderungen der HF-Wellengröße oder -amplitude (und damit der Abschwächung) auf der vertikalen Achse dargestellt, während die Frequenz auf der horizontalen Achse abgebildet wird. Während die Größenachse im gezeigten Beispiel ohne Einheit ist (obwohl der Größenanstieg logarithmisch sein kann), können in tatsächlichen Implementierungen Dezibel oder eine ähnliche Einheit verwendet werden. In anderen Ausführungsformen kann eine andere HF-Antwort (z.B. Phasenverschiebung, Rückstreuung, Polarisation, Reflexion, Leistungsverteilung oder eine Kombination aus diesen) auf ähnliche Weise abgebildet werden. Zu eindeutigen geometrischen Merkmalen, die für eine vergleichende Analyse verwendet werden können, zählen ein Nadir, der bei einer bestimmten Mindestgröße (minimum magnitude, MMIN) auftritt, und eine entsprechende Frequenz (f1), die durch die Markierung 148 identifiziert wird. Zusätzlich können ausgeprägte Änderungen der Steigung (wie durch die Markierungen 150 angezeigt) auf beiden Seiten der Nadir-Markierung 148 durch die Lage oder den Abstand in der Frequenzdimension berücksichtigt werden (wie durch den Doppelpfeil 152 angezeigt). Durch Abgleichen eines solchen Sensormesswerts mit einer ähnlichen, wenn nicht identischen HF-Charakteristik oder -Signatur, die in der HF-Charakteristik-Datenbank 72 enthalten ist, kann die Steuereinheit 16 ermitteln, dass das aktuell geerntete Getreide dieselben Eigenschaften (z.B. Häuftiefe, Feuchtigkeitsgehalt und/oder Bestandteilgehalt) aufweist wie die getestete Getreideprobe, die der identifizierten HF-Charakteristik oder -Signatur 146 entspricht.
Durch die vorstehend beschriebene vergleichende Analyse der HF-Sensor-Messwerte mit den in der HF-Charakteristik-Datenbank 72 gespeicherten Testdaten können Getreidemasse- und Getreidebestandteil-Messungen durch das HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystem 12 in einer sehr genauen und reaktionsschnellen Weise bestimmt werden. Ferner können solche Getreideparameter in Echtzeit oder nahezu in Echtzeit bestimmt werden, wobei Kalibrierungsanforderungen durch die Verwendung von Ground-Truth-Daten, die in den Referenzmodellen konsolidiert sind, oder von Charakteristiken, die als HF-Charakteristik-Testdaten gespeichert sind, minimiert werden. Die vorstehenden Prozessschritte werden nur zur Veranschaulichung dargestellt und sollten als nicht einschränkend betrachtet werden, wobei zu beachten ist, dass in weiteren Ausführungsformen andere Verarbeitungsmethoden eingesetzt werden können, die es ermöglichen, die Getreidemasse und Getreideattribute (Feuchtigkeits- und/oder Nicht-Feuchtigkeits-Bestandteilgehalte) durch vergleichende Analyse der HF-Sensor-Messwerte mit „Ground-Truth-“ oder Testdaten zu bestimmen, die in einer HF-Charakteristik-Datenbank gespeichert sind, die sich an Bord des Mähdreschers befindet oder anderweitig für die Steuereinheit 16 des HF-Getreidemasse- und Bestandteil-Messsystems 12 zugänglich ist.
Während die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen im Allgemeinen ein HF-Getreidemasse- und Getreidebestandteil-Messsystem bereitstellen, um Messungen der Getreidemasse und der Getreidebestandteile zu erhalten, können zusätzliche Ausführungsformen, die elektromagnetische Terahertz-Strahlung verwenden, zusätzliche Merkmale des geernteten Materials und/oder des Ernteguts erkennen. Zum Beispiel kann das Konfigurieren eines oder beider Sensoren 54, 65 (in 1 und 2 gezeigt) zur Nutzung von elektromagnetischer Terahertz-Strahlung die Möglichkeit bieten, zusätzliche Charakteristiken im geernteten Erntegut zu erkennen, wie z.B. das Vorhandensein eines genetisch veränderten Organismus (GVO). Darüber hinaus können durch die Platzierung eines HF-Sensors an Stellen des Erntefahrzeugs, die über den sauberen Getreidestrom hinausgehen, zusätzliche Informationen über das geerntete Material erfasst werden. Beispielsweise ermöglicht die Platzierung eines Terahertz-basierten Sensors an einer der Positionen 200, 202 oder 204 (in 1 dargestellt) die Erfassung zusätzlicher Aspekte in Bezug auf den Erntevorgang. Mit einem Terahertz-basierten Sensor an der Position 200 kann eine frühzeitige Erkennung von Materialien erreicht werden, so dass die Erntemaschine reagieren kann, um eine Beschädigung der Front-/Zuführkomponenten zu vermeiden. Die Positionierung des Terahertz-basierten Sensors an der Position 204 kann zusätzliches Material in Bezug auf den sauberen Getreidestrom liefern, z.B. das Vorhandensein von GVO, Pestizidrückständen, Pilzen und/oder Erde/Asche. Schließlich kann die Positionierung des Terahertz-basierten Sensors an der Position 202 nützliche Informationen liefern, wenn ein Gerät oder Anbaugeräte hinter dem Erntefahrzeug verwendet werden. So kann beispielsweise ein Terahertz-basierter Sensor an der Position 202 Unkrautsamen erkennen. Terahertz-basierte Sensoren sind besonders effektiv bei der Erkennung von nicht-eisenhaltigem Fremdmaterial, was bei der Ernte von großem Nutzen ist.
6 ist eine schematische Ansicht eines Terahertz-basierten Sensors gemäß einer Ausführungsform. Wie in 6 dargestellt, beinhaltet der Terahertz-basierte Sensor 250 eine Terahertz-Quelle 210 und einen oder mehrere Terahertz-Detektoren 212, 216. Die Quelle 210 ist so angeordnet, dass sie elektromagnetische Terahertz-Strahlung 218 durch einen Erkennungsbereich 214 zu einem oder mehreren Detektoren 212, 214 leitet. In einigen Ausführungsformen kann der Sensor 250 nur die Abschwächung der elektromagnetischen Terahertz-Strahlung 218 nach dem Durchgang durch den Erkennungsbereich 214 erkennen. In diesem Fall kann ein einzelner Detektor 212 verwendet und so positioniert werden, dass er die abgeschwächte elektromagnetische Terahertz-Strahlung 220 empfängt. In anderen Ausführungsformen kann der Sensor 250 nur eine Reflexion der elektromagnetischen Terahertz-Strahlung 218 von Material innerhalb des Erkennungsbereichs 214 erkennen. In diesem Fall kann ein einzelner Detektor 216 verwendet und so positioniert werden, dass er die reflektierte elektromagnetische Terahertz-Strahlung 222 empfängt. Natürlich können in einigen Ausführungsformen auch beide Detektoren 212, 214 verwendet werden, um sowohl abgeschwächte elektromagnetische Terahertz-Strahlung 220 als auch reflektierte elektromagnetische Strahlung 216 zu erkennen. Ein Fachmann versteht, dass zusätzliche/alternative Terahertz-Detektoren zur Erkennung anderer Arten von Wechselwirkungen, z.B. Rückstreuung, verwendet werden können.
Bei der Terahertz-Quelle 210 kann es sich um jede geeignete Vorrichtung handeln, die in der Lage ist, elektromagnetische Terahertz-Strahlung in den Erkennungsbereich 214 zu senden. Zu Beispielen für solche geeigneten Vorrichtungen zählen, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, ein Femtosekunden-Ti-Saphir-Laser, ein Yttrium-Eisen-Granat- (YIG-) Oszillator, ein Quantenkaskadenlaser, ein P-Typ-Germanium-Laser, ein Laser auf Siliziumbasis, ein Freie-Elektronen-Laser, ein photoleitender Schalter, eine optische Gleichrichtung, ein Backward-Wave-Oszillator, eine Vorrichtung für übertragene Elektronen (d. h. eine Gunn-Diode) und eine Resonanz-Tunneldiode. In Fällen, in denen mehrere Frequenzen im Terahertz-Bereich (0,1 - 30 Terahertz) erwünscht sind, kann eine Quelle mit variabler Frequenz verwendet werden, beispielsweise ein Quantenkaskadenlaser mit variabler Frequenz. In anderen Ausführungsformen kann eine Vielzahl von Quellen 210 verwendet werden, wobei jede Quelle 210 ein anderes Band innerhalb des Terahertzbereichs aufweist. Außerdem ist ausdrücklich vorgesehen, dass die Quelle 210 in einem gepulsten Modus oder in einem Dauerstrichmodus arbeiten kann.
Bei den Detektoren 212, 214 kann es sich um jede geeignete Vorrichtung handeln, die elektromagnetische Strahlung im Terahertz-Bereich erkennen kann. Die Detektoren 212, 214 können so konfiguriert werden, dass sie der Steuereinheit 16 Messungen im Frequenzbereich oder im Zeitbereich liefern. Zu Beispielen für Detektoren 212, 214 zählen, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, ein fotoleitender Halbleiter, elektrooptische Freiraumabtastung unter Verwendung von ZnTe- und BBO-Kristallen, ein Bolometer, ein Interferometer, eine Schottky-Diode, eine Rückwärtsdiode, ein Transistor mit hoher Elektronenmobilität (High Electron Mobility Transistor, HEMT), eine Golay-Zelle und ein pyroelektrischer Detektor.
Der Terahertz-Sensor 250 liefert ein Signal, das aussagekräftige Informationen über das Material enthält, das die elektromagnetische Terahertz-Strahlung durchdrungen hat und/oder von dem sie reflektiert worden ist. Wie in 6 dargestellt, sind der/die Detektor(en) 212, 214 betriebsfähig mit der Steuereinheit 16 gekoppelt, die eine Kl-Engine 218 enthalten oder mit dieser gekoppelt sein kann. Der Einsatz der Engine 218 ermöglicht es der Steuereinheit 16, auf Grundlage des oder der empfangenen Signale relativ hochwertige Klassifizierungen durchzuführen. Die Maschine 218 kann bei der Klassifizierung beliebige geeignete Kl- und/oder Maschinenlernmethoden einsetzen. Zu Beispielen für geeignete KI-Methoden zählen, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, Speichernetze, Bayes-Systeme, Entscheidungsbäume, Eigenvektoren, Eigenwerte und maschinelles Lernen, evolutionäre und genetische Algorithmen, Expertensysteme/Regeln, Support Vector Machines, Engines/Symbolic Reasoning, Generative Adversarial Networks (GANs), Graphenanalyse und ML, Lineare Regression, Logistische Regression, LSTMs und rekurrente neuronale Netze (RNNSs), neuronale Faltungsnetze (Convolutional Neural Networks, CNNs), MCMC, Clusteranalyse, Random Forests, verstärkendes Lernen oder belohnungsbasiertes maschinelles Lernen. Die Kl-Engine 218 kann auch mathematische Methoden wie Formeln, simultane lineare Gleichungen, statistische Schwellenwerte, Verhältnisse und andere Methoden verwenden. Das Lernen kann überwacht oder unüberwacht sein.
Während in 6 ein einzelner Sensor 250 dargestellt ist, der mit der Steuereinheit 16 gekoppelt ist, können mehrere derartige Sensoren, die sich an verschiedenen Stellen des Erntefahrzeugs befinden, mit der Steuereinheit 16 gekoppelt sein, so dass die KI-Engine 218 Eingaben von einer Vielzahl Terahertz-basierter Sensoren erhält. Zudem kann jeder der vorstehend beschriebenen Sensoren verwendet werden, um der KI-Engine 218 zusätzliche Eingaben für einen verbesserten Betrieb und eine bessere Klassifizierung zu liefern. Darüber hinaus können auch andere Arten von Sensoren, wie z.B. ein oder mehrere chemische oder chemometrische Sensoren, als zusätzliche Eingänge für die Kl-Engine 218 verwendet werden.
7 ist ein Flussdiagramm eines Beispielprozesses, der von der Steuereinheit 16 ausgeführt wird, um einen oder mehrere Parameter eines Erntevorgangs zu bestimmen, der den in 1 gezeigten Mähdrescher betrifft. Das Verfahren beginnt bei Block 300 in Reaktion auf das Eintreten eines vorbestimmten auslösenden Ereignisses. In bestimmten Fällen kann das auslösende Ereignis die Erkennung der Aufnahme von abgetrennten Pflanzen in den Mähdrescher 10 sein ( 1). In anderen Fällen kann das Verfahren in Reaktion auf ein anderes auslösendes Ereignis beginnen, beispielsweise in Reaktion auf eine über die Bedienerschnittstelle 26 empfangene Bedienereingabe.
Nach dem Start (Block 300) geht die Steuerung zu Block 302 über, wo die Steuereinheit 16 HF-Sensor-Messwerte von einem oder mehreren Terahertz-basierten Sensoren empfängt. Zusätzlich können auch Messwerte vom HF-Sensor-Teilsystem 88 (2) empfangen werden. Im gezeigten Beispiel empfängt die Steuereinheit 16 Sensormesswerte vom Terahertz-basierten Sensor 250. Als Nächstes ruft die Steuereinheit 16 geeignete Charakteristiken aus der Charakteristik-Datenbank 72 (2) ab. Zu den Charakteristiken können, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, auch Charakteristiken von Nicht-Getreide-Materialien gehören, die als Verunreinigungen gelten. Die Charakteristiken können Absorption, Reflexionsgrad, Rückstreuung und andere HF-Eigenschaften in Abhängigkeit von der Frequenz umfassen. Die Nicht-Getreide-Materialien können Metalle, Kunststoffe, Holz, Unkraut, Unkrautsamen, Nicht-Getreide-Pflanzenteile, Erde, Asche, Pilze, Biotoxine, genetisch veränderte Organismen oder andere Verunreinigungen umfassen. Die Steuereinheit 16 kann die relevanten Charakteristiken zum Abruf und zur anschließenden Berücksichtigung unter Verwendung verschiedener Arten von Filterkriterien bestimmen. Allgemein kann in einigen Ausführungsformen die Charakteristik-Datenbank 72 mehrere Datensätze von Charakteristiken enthalten, wobei jeder Datensatz einer bestimmten Getreideart oder einer bestimmten Getreidekategorie entspricht. In solchen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 16 die bestimmte Getreidesorte oder Getreidekategorie identifizieren, die aktuell vom Mähdrescher 10 verarbeitet wird, z. B. auf Grundlage von Bedienereingaben, die über die Bedienerschnittstelle 26 empfangen werden, auf Grundlage von GPS-Daten, wenn diese mit der Getreidesorte korreliert sind, und/oder auf Grundlage einer beliebigen Art von automatischer Getreideidentifizierungsmethode, wie z.B. Bildverarbeitung einer Live-Kameraübertragung oder Oberflächenreaktionsmessungen des geernteten Getreides. Zu Beispielen für Getreidearten zählen, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, Mais, Raps, Sojabohnen, Weizen, Hafer und Sonnenblumen. Getreidekategorien können nach der allgemeinen Zusammensetzung des Getreides unterschieden werden, z.B. nach protein- oder ölreichen Getreidesorten. Die Steuereinheit 16 kann zudem eine Kornkategorie und/oder einen Korntyp identifizieren. Die Steuereinheit 16 kann dann die entsprechenden Charakteristiken aus der Datenbank 72 extrahieren, die mit der gegenwärtig verarbeiteten Getreideart oder -kategorie gekennzeichnet oder verknüpft sind. Ein ähnlicher Ansatz kann auch verwendet werden, um nach dem Feuchtigkeitsgehalt zu filtern, nachdem von der Steuereinheit 16 ein Feuchtigkeitsgehalt geschätzt wurde, wie nachstehend beschrieben. In anderen Ausführungsformen können andere Filterkriterien verwendet werden; oder die Steuereinheit 16 kann einfach alle in der Datenbank 72 gespeicherten Charakteristiken mit den Sensormesswerten während eines nachfolgend ausgeführten Schritts vergleichen.
In Block 306 bestimmt die Steuereinheit 16 dann einen oder mehrere Parameter in Bezug den aktuellen Erntevorgang des Mähdreschers 10. In verschiedenen Ausführungsformen beinhalten solche Parameter die Erkennung von Fremdkörpern/-materialien sowie das Vorhandensein und/oder den Gehalt von Verunreinigungen (z.B. Pestiziden, Pilzen, GVO, Erde/Asche). Zudem bestimmt die Steuereinheit 16 die Getreidemasse und/oder den Anteil des geernteten Getreides, der aus einer oder mehreren bestimmten Arten von Bestandteilen besteht, z.B. Protein-, Zellulose-, Stärke- oder Ölgehalt. In einigen Ausführungsformen kann die Steuereinheit 16 die von einem oder mehreren Terahertz-basierten Sensoren gelieferten Messwerte verwenden. Die Steuereinheit 16 kann die vorstehend genannten Parameter mithilfe eines geeigneten KI-Klassifizierers bestimmen, wie z.B. der Kl-Engine 218 (in 6 gezeigt). Zudem können verschiedene zusätzliche Arten von Sensordateneingaben 118 an die Kl-Engine 218 übermittelt und von der Steuereinheit 16 in Block 306 berücksichtigt werden.
In Block 308 führt die Steuereinheit 16 auf Grundlage der in Block 306 bestimmten Parameter eine oder mehrere Aktionen durch. Zu Beispielen für Aktionen zählt, ohne jedoch hierauf eingeschränkt zu sein, das Anhalten des Zuführsystems des Erntefahrzeugs, wie in Block 314 angegeben. Auf diese Weise kann der Bediener den Erntevorgang unterbrechen und Nicht-Erntegut-Material, wie z.B. nicht-eisenhaltige Fremdkörper, aus der Zuführung entfernen. Zusätzlich oder alternativ kann die Steuereinheit 16 den Bediener über den einen oder die mehreren Parameter benachrichtigen, wie in Block 316 angegeben. Diese Benachrichtigung kann die Anzeige von Parameterwerten auf einer Anzeigevorrichtung in der Kabine des Erntefahrzeugs beinhalten. Eine solche Benachrichtigung kann jedoch auch einen akustischen oder optischen Alarm beinhalten, der anzeigt, dass ein oder mehrere Parameter einen bestimmten Schwellenwert überschreiten. Wie in Block 318 angegeben, kann eine weitere Aktion der Steuereinheit 16 darin bestehen, den Verdichtungs-/Schneidevorgang fortzusetzen, um die Größe des erkannten Fremdmaterials zu reduzieren, damit es für Vieh und zur Materialverarbeitung durchgelassen werden kann. Wie in Block 320 angegeben, kann die Steureinheit 16 eine Weiche oder einen Positionierer anweisen, verunreinigtes Material in eine andere, vom Schneidprozess getrennte Kammer zu leiten, so dass das verunreinigte Material manuell/automatisch gereinigt werden kann. Zusätzlich zu den in den Blöcken 314, 316, 318 und 320 beschriebenen Aktionen kann die Steuereinheit 16 auch oder stattdessen andere geeignete Aktionen durchführen, wie in Block 322 angegeben.
Nach dem Durchführen einer oder mehrerer Aktionen in Reaktion auf das Bestimmen von Verunreinigungen (Block 308) geht die Steuereinheit 16 zu Block 310 über und führt eine beliebige Anzahl von Aktionen durch. Solche Aktionen können eine beliebige Kombination der Folgenden beinhalten: (i) Speichern solcher Informationen im Speicher 70, um beispielsweise ein mit einem Zeitstempel versehenes Datenprotokoll für eine spätere Bezugnahme oder Analyse zu erstellen; (ii) Auslagern solcher Informationen an eine andere Entität oder ein anderes System über die Datenverbindung 66; oder (iii) Anweisen eines oder mehrerer Aktuatoren 62, einen Betriebsparameter oder eine Komponentenposition in Reaktion auf den einen oder die mehreren Parameter und/oder Erkennung von Verunreinigungen anzupassen. In Block 310 bestimmt die Steuereinheit 16 zudem, ob der Prozess beendet werden soll, z.B. aufgrund der Deaktivierung durch einen Bediener oder der Beendigung der Ernte durch den Mähdrescher 10. Wenn bestimmt wird, dass der Prozess beendet werden sollte, beendet die Steuereinheit 16 den Prozess entsprechend, wie in Block 312 angegeben. Andernfalls kehrt die Steuereinheit 16 zu Block 302 zurück und führt eine weitere Iteration durch. Diese Schritte können relativ schnell durchgeführt werden, so dass das System sehr reaktionsschnell ist und die Erkennung und Behandlung von Verunreinigungen in Echtzeit ermöglicht.
Es sei angemerkt, dass in der vorstehenden Erörterung eine Vielzahl verschiedener Systeme, Komponenten und/oder Logik beschrieben wurde. Solche Systeme, Komponenten und/oder Logik können aus Hardwareelementen (z.B. Prozessoren und zugehörigen Speichern oder anderen Verarbeitungskomponenten, von denen einige nachstehend beschrieben werden) bestehen, die diesen Systemen, Komponenten und/oder dieser Logik zugeordneten Funktionen ausführen. Zudem können die Systeme, Komponenten und/oder Logik aus Software bestehen, die in einen Speicher geladen und anschließend durch einen Prozessor oder Server oder einer anderen Datenverarbeitungskomponente ausgeführt wird, wie nachstehend beschrieben. Die Systeme, Komponenten und/oder Logik können auch aus verschiedenen Kombinationen von Hardware, Software, Firmware usw. bestehen, von denen einige Beispiele im Folgenden beschrieben werden. Dies sind nur einige Beispiele für verschiedene Strukturen, die zur Bildung der vorstehend beschriebenen Systeme, Komponenten und/oder Logik verwendet werden können. Es können auch andere Strukturen verwendet werden.
In den bisherigen Ausführungen wurden Prozessoren, Verarbeitungssysteme, Steuereinheiten und/oder Server genannt. In einem Beispiel können hierzu Computerprozessoren mit zugehörigem Speicher und Zeitsteuerschaltungen gehören, die nicht separat gezeigt sind. Sie sind funktionelle Teile der Systeme oder Vorrichtungen, zu denen sie gehören, und werden durch die anderen Komponenten oder Gegenstände in diesen Systemen aktiviert und ermöglichen deren Funktionalität.
Außerdem wurde eine Reihe von Nutzerschnittstellenanzeigen diskutiert. Diese können eine breite Vielfalt unterschiedlicher Formen annehmen und können eine breite Vielfalt darauf angeordneter unterschiedlicher benutzerbetätigbarer Eingabemechanismen aufweisen. Die durch einen Benutzer betätigbaren Eingabemechanismen können z.B. Textfelder, Kontrollkästchen, Icons, Links, Dropdown-Menüs, Suchfelder usw. umfassen. Die Mechanismen können auf unterschiedlichste Weise betätigt werden. Beispielsweise können sie unter Verwendung einer Zeige- und Klickeinrichtung (wie etwa eines Trackballs oder einer Maus) betätigt werden. Sie können mit Tasten, Schaltern, einem Joystick oder einer Tastatur, Daumenschaltern oder Daumenpads usw. betätigt werden. Sie können auch über eine virtuelle Tastatur oder andere virtuelle Aktuatoren betätigt werden. Zudem können sie dann, wenn der Bildschirm, auf dem sie angezeigt werden, ein berührungsempfindlicher Bildschirm ist, unter Verwendung von Berührungsgesten betätigt werden. Außerdem können sie dann, wenn die Vorrichtung, die sie anzeigt, Spracherkennungskomponenten aufweist, unter Verwendung von Sprachbefehlen betätigt werden.
Es wurde auch eine Anzahl von Datenspeichern erörtert. Es ist zu beachten, dass sie jeweils in mehrere Datenspeicher unterteilt werden können. Alle können lokal zu den Systemen sein, die auf sie zugreifen, alle können entfernt sein oder manche können lokal sein, während andere entfernt sind. Alle dieser Konfigurationen werden vorliegend in Betracht gezogen.
Außerdem stellen die Figuren eine Anzahl von Blöcken dar, wobei jedem Block eine Funktionalität zugeschrieben ist. Es sei angemerkt, dass weniger Blöcke verwendet werden können, wodurch die Funktionalität durch weniger Komponenten durchgeführt wird. Außerdem können mehr Blöcke verwendet werden, wobei die Funktionalität auf mehr Komponenten verteilt ist.
8 ist ein Blockdiagramm eines Beispiels der in 1 gezeigten Landwirtschaftsmaschinenarchitektur 100, bei der die landwirtschaftliche Maschine 10 mit Elementen in einer entfernt angeordneten Serverarchitektur 2 kommuniziert. In einem Beispiel kann die entfernt angeordnete Serverarchitektur 2 Rechen-, Software-, Datenzugriffs- und Speicherdienste bereitstellen, die keine Kenntnisse des Endbenutzers über den physischen Standort oder die Konfiguration des Systems erfordern, das die Dienste bereitstellt. In verschiedenen Beispielen können entfernt angeordnete Server die Dienste über ein Weitverkehrsnetz, z.B. das Internet, unter Verwendung geeigneter Protokolle bereitstellen. Beispielsweise können Fernserver Anwendungen über ein großflächiges Netzwerk liefern und auf sie kann über einen Webbrowser oder eine beliebige andere Datenverarbeitungskomponente zugegriffen werden. Die in 2 und 6 dargestellte Software oder die dargestellten Komponenten sowie die entsprechenden Daten können auf Servern an einem entfernten Standort gespeichert werden. Die Datenverarbeitungsressourcen in einer Fernserverumgebung können an einem entfernten Datenzentrumstandort zusammengelegt sein oder sie können zerstreut sein. Fernserverinfrastrukturen können Dienste über gemeinsam genutzte Datenzentren liefern, obgleich sie als ein einzelner Zugangspunkt für den Benutzer erscheinen. Somit können die vorliegend beschriebenen Komponenten und Funktionen von einem Fernserver an einem entfernten Standort unter Verwendung einer Fernserverarchitektur bereitgestellt werden. Alternativ dazu können sie von einem herkömmlichen Server bereitgestellt werden oder können direkt auf Client-Einrichtungen installiert sein, oder auf andere Weisen.
In dem in 8 dargestellten Beispiel ähneln manche Elemente denen in 2 dargestellten und sind ähnlich nummeriert. 8 stellt konkret dar, dass sich der Datenspeicher 272 und/oder die Kl-Engine 274 an einem Fernserverstandort 4 befinden können. Daher greift die landwirtschaftliche Maschine 10 über den Fernserverstandort 4 auf diese Systeme zu.
8 zeigt außerdem ein anderes Beispiel einer Fernserverarchitektur. 8 stellt dar, dass auch in Betracht gezogen wird, dass einige Elemente aus 2 an dem Fernserverstandort 4 angeordnet sind, während andere dies nicht sind. Beispielsweise kann der Datenspeicher 272 an einem Standort angeordnet sein, der vom Standort 4 getrennt ist und auf den über den Fernserver am Standort 4 zugegriffen wird. In einigen Beispielen arbeitet die landwirtschaftliche Maschine 200 autonom oder halbautonom ohne einen Bediener 258 an Bord. Der Benutzer 254 kann den Betrieb der landwirtschaftlichen Maschine 200 mithilfe eines entfernt angeordneten Systems 251 überwachen und steuern, z.B. mit einem Mobiltelefon oder einem Tablet-Computer, das bzw. der über die Cloud 4 mit der landwirtschaftlichen Maschine 200 verbunden ist.
Ungeachtet dessen, wo sie sich befinden, kann die landwirtschaftliche Maschine 10 über ein Netzwerk (entweder ein großflächiges Netzwerk oder ein Lokalnetzwerk) direkt auf sie zugreifen, sie können an einem entfernten Standort durch einen Dienst gehostet werden oder sie können als ein Dienst bereitgestellt werden oder es kann ein Verbindungsdienst, der sich an einem entfernten Standort befindet, auf sie zugreifen. Außerdem können die Daten an einem im Wesentlichen beliebigen Standort gespeichert werden, und interessierte Parteien können intermittierend auf sie zugreifen, oder sie können an diese weitergeleitet werden. Beispielsweise können physische Träger anstelle oder zusätzlich zu Trägern elektromagnetischer Wellen verwendet werden. In einem derartigen Beispiel, bei dem eine Zellenabdeckung schlecht oder nicht vorhanden ist, kann eine andere mobile Maschine (wie etwa ein Tankfahrzeug) ein automatisiertes Informationserfassungssystem aufweisen. Wenn sich die landwirtschaftliche Maschine dem Tankfahrzeug zum Auftanken nähert, sammelt das System automatisch die Informationen aus der landwirtschaftlichen Maschine oder überträgt Informationen an die Maschine unter Verwendung einer beliebigen Art von Ad-hoc-Drahtlosverbindung. Die erfassten Informationen können dann zum Hauptnetzwerk weitergeleitet werden, wenn das Tankfahrzeug einen Standort erreicht, an dem eine Zellenabdeckung (oder andere drahtlose Abdeckung) vorhanden ist. Das Tankfahrzeug kann beispielsweise in einen abgedeckten Standort einfahren, wenn es zum Auftanken anderer Maschinen fährt oder wenn es sich an einem Hauptkraftstofflagerstandort befindet. Alle dieser Architekturen werden vorliegend in Betracht gezogen. Darüber hinaus können die Informationen in der landwirtschaftlichen Maschine gespeichert werden, bis die landwirtschaftliche Maschine in einen abgedeckten Bereich einfährt. Die landwirtschaftliche Maschine kann dann die Informationen selbst an das Hauptnetzwerk senden und von diesem empfangen.
Es wird zudem angemerkt, dass die Elemente aus 2 und 6 oder Teile davon auf einer breiten Vielfalt unterschiedlicher Vorrichtungen angeordnet sein können. Zu diesen Vorrichtungen gehören Server, Desktop-Computer, Laptop-Computer, Tablet-Computer oder andere mobile Vorrichtungen wie Palmtop-Computer, Handys, Smartphones, Multimedia-Player, persönliche digitale Assistenten usw.
9 ist ein Beispiel für eine Datenverarbeitungsumgebung, bei der Elemente aus 2 und 6 oder Teile von diesen (zum Beispiel) eingesetzt werden können. Mit Bezug auf 9 beinhaltet ein beispielhaftes System zum Implementieren einiger Ausführungsformen eine Datenverarbeitungseinrichtung in Form eines Computers 1010. Komponenten des Computers 1010 können unter anderem eine Verarbeitungseinheit 1020 (die Prozessoren oder Server aus vorhergehenden Figuren umfassen kann), einen Systemspeicher 1030 und einen Systembus 1021, der verschiedene Systemkomponenten einschließlich des Systemspeichers mit der Verarbeitungseinheit 1020 koppelt, beinhalten. Der Systembus 1021 kann eine beliebige mehrerer Arten von Busstrukturen sein, einschließlich eines Speicherbusses oder einer Speichersteuerung, eines Peripheriebusses und eines Lokalbusses unter Verwendung einer beliebigen einer Vielfalt von Busarchitekturen. Der Speicher und die Programme, die unter Bezugnahme auf 2 beschrieben sind, können in entsprechenden Teilen von 9 eingesetzt werden.
Der Computer 1010 beinhaltet typischerweise eine Vielfalt von computerlesbaren Medien. Computerlesbare Medien können beliebige verfügbare Medien sein, auf die der Computer 1010 zugreifen kann und die sowohl flüchtige als auch nichtflüchtige Medien, entfernbare und nicht entfernbare Medien beinhalten. Beispielshalber und nicht beschränkend können die computerlesbaren Medien Computerspeicherungsmedien und Kommunikationsmedien umfassen. Computerspeicherungsmedien unterscheiden sich von einem modulierten Datensignal oder einer Trägerwelle und beinhalten diese nicht. Sie beinhalten Hardwarespeicherungsmedien einschließlich sowohl flüchtiger als auch nicht flüchtiger, entfernbarer und nicht entfernbarer Medien, die in einem beliebigen Verfahren oder einer beliebigen Technologie zur Speicherung von Informationen implementiert werden, wie etwa computerlesbaren Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodulen oder anderen Daten. Computerspeicherungsmedien beinhalten unter anderem RAM, ROM, EEPROM, Flash-Speicher oder eine andere Speichertechnologie, CD-ROM, DVD (Digital Versatile Disks) oder eine andere optische Plattenspeicherung, magnetische Kassetten, magnetisches Band, magnetische Plattenspeicherung oder andere magnetische Speicherungsvorrichtungen oder ein beliebiges anderes Medium, das zum Speichern der gewünschten Informationen verwendet werden kann und auf das der Computer 1010 zugreifen kann. Kommunikationsmedien können computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten in einem Transportmechanismus verkörpern und beinhalten beliebige Informationsliefermedien. Der Ausdruck „moduliertes Datensignal“ bedeutet ein Signal, das eines oder mehrere seiner Charakteristiken auf eine derartige Art und Weise eingestellt oder geändert hat, sodass Informationen im Signal codiert sind.
Der Systemspeicher 1030 beinhaltet Computerspeichermedien in Form von flüchtigem und/oder nichtflüchtigem Speicher, wie z.B. Nur-Lese-Speicher (ROM) 1031 und Direktzugriffsspeicher (RAM) 1032. Ein BIOS (Basic Input/Output System) 1033, das die grundlegenden Routinen enthält, die beim Transfer von Informationen zwischen Elementen innerhalb des Computers 1010 helfen, wie etwa während des Starts, ist typischerweise im ROM 1031 gespeichert. Der RAM 1032 enthält typischerweise Daten und/oder Programmmodule, auf die unmittelbar zugegriffen werden kann und/oder die gegenwärtig durch die Verarbeitungseinheit 1020 bearbeitet werden. Beispielshalber und nicht beschränkend veranschaulicht 20 ein Betriebssystem 1034, Anwendungsprogramme 1035, andere Programmmodule 1036 und Programmdaten 1037.
Der Computer 1010 kann noch andere entfernbare/nicht entfernbare flüchtige/nichtflüchtige Computerspeicherungsmedien beinhalten. Nur beispielshalber veranschaulicht 20 ein Festplattenlaufwerk 1041, das aus den nicht entfernbaren nichtflüchtigen magnetischen Medien liest oder in diese schreibt, ein optisches Plattenlaufwerk 1055 und eine nicht flüchtige optische Platte 1056. Das Festplattenlaufwerk 1041 ist typischerweise mit dem Systembus 1021 über eine nicht entfernbare Speicherschnittstelle, wie etwa die Schnittstelle 1040, verbunden, und das optische Plattenlaufwerk 1055 ist typischerweise mit dem Systembus 1021 durch eine entfernbare Speicherschnittstelle, wie etwa die Schnittstelle 1050, verbunden.
Alternativ oder zusätzlich kann die vorliegend beschriebene Funktionalität zumindest teilweise durch eine oder mehrere Hardwarelogikkomponenten durchgeführt werden. Beispielsweise und ohne Beschränkung beinhalten illustrative Arten von Hardwarelogikkomponenten, die verwendet werden können, frei programmierbare Gate-Arrays (FPGAs), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (z.B. ASICs), anwendungsspezifische Standardprodukte (z.B. ASSPs), Ein-Chip-Systeme (SOCs), komplexe programmierbare Logikvorrichtungen (CPLDs) usw.
Die Laufwerke und ihre vorstehend erörterten und in 9 veranschaulichten assoziierten Computerspeicherungsmedien stellen eine Speicherung von computerlesbaren Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodulen und anderen Daten für den Computer 1010 bereit. In 9 ist zum Beispiel das Festplattenlaufwerk 1041 als das Betriebssystem 1044, die Anwendungsprogramme 1045, andere Programmmodule 1046 und die Programmdaten 1047 speichernd veranschaulicht. Es sei angemerkt, dass diese Komponenten entweder die gleichen wie das Betriebssystem 1034, die Anwendungsprogramme 1035, die anderen Programmmodule 1036 und die Programmdaten 1037 sein können oder sich von diesen unterscheiden können.
Ein Benutzer kann Befehle und Informationen in den Computer 1010 über Eingabevorrichtungen, wie etwa eine Tastatur 1062, ein Mikrofon 1063 und eine Zeigevorrichtung 1061, wie etwa eine Maus, einen Trackball oder ein Touchpad, eingeben. Andere Eingabevorrichtungen (nicht dargestellt) können einen Joystick, ein Gamepad, eine Satellitenschüssel, einen Scanner oder dergleichen beinhalten. Diese und andere Eingabeeinrichtungen sind häufig über eine Benutzereingabeoberfläche 1060, die mit dem Systembus gekoppelt ist, mit der Verarbeitungseinheit 1020 verbunden, können jedoch auch über andere Schnittstellen- und Busstrukturen angeschlossen sein. Eine visuelle Anzeige 1091 oder eine andere Art von Anzeigevorrichtung ist auch mit dem Systembus 1021 über eine Schnittstelle, wie etwa eine Videoschnittstelle 1090, verbunden. Zusätzlich zu dem Monitor können Computer auch andere Peripherieausgabevorrichtungen beinhalten, wie etwa Lautsprecher 1097 und einen Drucker 1096, die bzw. der über eine Ausgangsperipherieschnittstelle 1095 verbunden sein können bzw. kann.
Der Computer 1010 wird in einer vernetzten Umgebung über logische Verbindungen (z.B. ein lokales Netz - LAN, oder ein Weitverkehrsnetz - WAN oder ein Controller Area Network - CAN) zu einem oder mehreren entfernten Computern wie z.B. einem entfernt angeordneten Computer 1080 betrieben.
Bei Verwendung in einer LAN-Netzwerkumgebung ist der Computer 1010 mit dem LAN 1071 durch eine Netzwerkschnittstelle oder einen Netzwerkadapter 1070 verbunden. Bei Verwendung in einer WAN-Netzwerkumgebung beinhaltet der Computer 1010 typischerweise ein Modem 1072 oder andere Mittel zur Erstellung von Kommunikation über das WAN 1073, wie etwa das Internet. In einer vernetzten Umgebung können Programmmodule in einer Fernspeicher-Speicherungsvorrichtung gespeichert werden. 20 veranschaulicht zum Beispiel, dass sich Fernanwendungsprogramme 1085 auf einem entfernten Computer 1080 befinden können.
Es sei auch angemerkt, dass die vorliegend beschriebenen unterschiedlichen Beispiele auf unterschiedliche Weisen kombiniert werden können. Das heißt, Teile eines oder mehrerer Beispiele können mit Teilen eines oder mehrerer anderer Beispiele kombiniert werden. All dies wird vorliegend in Betracht gezogen.
Beispiel 1 ist ein auf Terahertz-Frequenzen basierendes Erkennungssystem für ein landwirtschaftliches Erntefahrzeug. Das System umfasst: einen Terahertz-Sensor, der an dem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug angebracht ist, wobei der Terahertz-Sensor mindestens eine Terahertz-Quelle enthält, die so angeordnet ist, dass sie elektromagnetische Strahlung auf ein Erntematerial des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs richtet; mindestens einen Terahertz-Detektor, der so angeordnet ist, dass er die elektromagnetische Terahertz-Strahlung erkennt, nachdem die elektromagnetische Terahertz-Strahlung mit dem Erntematerial in Wechselwirkung getreten ist; und eine Steuereinheit, die betriebsfähig mit dem mindestens einen Terahertz-Detektor gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie auf Grundlage eines Signals von dem mindestens einen Terahertz-Detektor mindestens einen erntebezogenen Parameter erkennt und auf Grundlage des mindestens einen erkannten Parameters eine Aktion durchführt.
Beispiel 2 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei es sich bei dem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug um einen Mähdrescher handelt.
Beispiel 3 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei der Terahertz-Sensor an einem vorderen Abschnitt des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs angebracht ist.
Beispiel 4 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei der Terahertz-Sensor an einem hinteren Abschnitt des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs angebracht ist.
Beispiel 5 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei der Terahertz-Sensor an dem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug an einer Stelle entlang eines sauberen Getreidestroms angebracht ist.
Beispiel 6 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie eine Kl-Engine einsetzt, um das Signal von dem mindestens einen Detektor mit dem mindestens einen erkannten Parameter in Beziehung zu setzen.
Beispiel 7 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, ferner umfassend mindestens einen chemometrischen Sensor, der so angeordnet ist, dass er einen Parameter des Erntematerials erfasst, wobei der mindestens eine chemometrische Sensor mit der Steuereinheit gekoppelt ist.
Beispiel 8 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie Verunreinigungen des Erntematerials erkennt, und wobei die Aktion Anhalten eines Zuführsystems des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs beinhaltet.
Beispiel 9 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie Verunreinigungen des Erntematerials erkennt, und wobei die Aktion Benachrichtigen eines Bedieners des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs beinhaltet.
Beispiel 10 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie Verunreinigungen des Erntematerials erkennt, und wobei die Aktion Umleiten des verunreinigten Erntematerials in einen Behälter innerhalb des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs beinhaltet, der sich von einem Erntegutbehälter unterscheidet.
Beispiel 11 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie Verunreinigungen des Erntematerials erkennt, und wobei die Aktion Einsetzen eines Schneidwerks des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs beinhaltet, um das verunreinigte Material in kleinere Stücke zu brechen.
Beispiel 12 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei der mindestens eine Terahertz-Detektor so angeordnet ist, dass er elektromagnetische Terahertz-Strahlung erkennt, die von dem Erntematerial reflektiert wird.
Beispiel 13 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei der mindestens eine Terahertz-Detektor so angeordnet ist, dass er elektromagnetische Terahertz-Strahlung erkennt, die durch das Erntematerial hindurchgeht.
Beispiel 14 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei der mindestens eine erntebezogene Parameter eine Erkennung von nicht-eisenhaltigem Fremdmaterial beinhaltet.
Beispiel 15 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei der mindestens eine erntebezogene Parameter eine Erkennung eines genetisch veränderten Organismus beinhaltet.
Beispiel 16 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei der mindestens eine erntebezogene Parameter eine Erkennung eines Pestizids beinhaltet.
Beispiel 17 ist das auf Terahertz-Frequenzen basierende Erkennungssystem nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei der mindestens eine erntebezogene Parameter eine Erkennung eines Biotoxins beinhaltet.
Beispiel 18 ist ein Verfahren zum Erkennen von Verunreinigungen von Erntegut während eines Erntevorgangs mit eines landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs. Das Verfahren umfasst: durch eine Steuereinheit erfolgendes Empfangen eines Signals von einem Terahertz-Frequenz-basierten Detektor, der an dem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug angebracht ist; Abrufen entsprechender Terahertz-Charakteristiken aus einer Datenbank auf Grundlage einer Getreideart und/oder einer Getreidekategorie und/oder eines Korntyps und/oder einer Kornkategorie und/oder eines Feuchtigkeitsgehalts; Erkennen einer Verunreinigung in Bezug auf den Erntevorgang auf Grundlage des Signals und der abgerufenen Terahertz-Charakteristiken; und selektives Ausführen einer Aktion auf Grundlage der erkannten Verunreinigung.
Beispiel 19 ist das Verfahren nach einem oder allen vorhergehenden Beispielen, wobei die Aktion ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus: Anhalten eines Zuführsystems des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs, Benachrichtigen eines Bedieners des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs, Ablenken von verunreinigtem Material von einem Erntegutbehälter des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs und Einschalten eines Schneidsystems des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs, um eine Partikelgröße von nicht-eisenhaltigem Fremdmaterial zu verringern.
Beispiel 20 ist ein Mähdrescher, umfassend: einen Hauptrahmen; eine Vielzahl bodenkontaktierender Räder, die den Hauptrahmen tragen; ein Zuführgehäuse, das an einem vorderen Abschnitt des Hauptrahmens angebracht ist; ein an dem Zuführgehäuse angebrachtes Schneidwerk, wobei das Schneidwerk so konfiguriert ist, dass es eine bestimmte Art von Erntegut erntet; einen Terahertz-Sensor, der an dem Mähdrescher angebracht ist, wobei der Terahertz-Sensor mindestens eine Terahertz-Quelle enthält, die so angeordnet ist, dass sie elektromagnetische Strahlung auf ein Erntematerial des Mähdreschers richtet; mindestens einen Terahertz-Detektor, der so angeordnet ist, dass er die elektromagnetische Terahertz-Strahlung erkennt, nachdem die elektromagnetische Terahertz-Strahlung mit dem Erntematerial in Wechselwirkung getreten ist; und eine Steuereinheit, die betriebsfähig mit dem mindestens einen Terahertz-Detektor gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie auf Grundlage eines Signals von dem mindestens einen Terahertz-Detektor mindestens einen erntebezogenen Parameter erkennt und auf Grundlage des mindestens einen erkannten Parameters eine Aktion durchführt.
Auch wenn der Erfindungsgegenstand unter Nennung konkreter Strukturmerkmale und/oder Verfahrensschritte beschrieben wurde, ist zu beachten, dass der Gegenstand der beiliegenden Ansprüche nicht notwendigerweise auf die vorstehend beschriebenen konkreten Merkmale oder Schritte eingeschränkt ist. Stattdessen werden die vorstehend beschriebenen spezifischen Merkmale und Vorgänge als beispielhafte Formen der Implementierung der Ansprüche offenbart.

Claims

Auf Terahertz-Frequenzen basierendes Erfassungssystem für ein landwirtschaftliches Erntefahrzeug, wobei das System umfasst: einen Terahertz-Sensor (250), der an dem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug (10) angebracht ist, wobei der Terahertz-Sensor Folgendes beinhaltet: mindestens eine Terahertz-Quelle (210), die so angeordnet ist, dass sie elektromagnetische Strahlung auf ein Erntematerial des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs richtet; mindestens einen Terahertz-Detektor (212), der so angeordnet ist, dass er die elektromagnetische Terahertz-Strahlung erkennt, nachdem die elektromagnetische Terahertz-Strahlung mit dem Erntematerial in Wechselwirkung getreten ist; und eine Steuereinheit (16), die betriebsfähig mit dem mindestens einen Terahertz-Detektor gekoppelt ist, wobei die Steuereinheit so konfiguriert ist, dass sie auf Grundlage eines Signals von dem mindestens einen Terahertz-Detektor mindestens einen erntebezogenen Parameter erkennt und auf Grundlage des mindestens einen erkannten Parameters eine Aktion durchführt.
System nach Anspruch 1, wobei es sich bei dem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug (10) um einen Mähdrescher handelt.
System nach Anspruch 1, wobei der Terahertz-Sensor (250) an einem vorderen Abschnitt des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs (10) angebracht ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Terahertz-Sensor (250) an dem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug (10) an einer Stelle entlang eines sauberen Getreidestroms angebracht ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (16) so konfiguriert ist, dass sie eine Kl-Engine (218) einsetzt, um das Signal von dem mindestens einen Detektor mit dem mindestens einen erkannten Parameter in Beziehung zu setzen.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend mindestens einen chemischen Sensor, der mit der Steuereinheit (16) gekoppelt und so angeordnet ist, dass er einen Parameter des Erntematerials erfasst.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (16) so konfiguriert ist, dass sie Verunreinigungen des Erntematerials erkennt (306) und wobei die Aktion Anhalten (314) eines Zuführsystems des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs beinhaltet.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (16) so konfiguriert ist, dass sie Verunreinigungen des Erntematerials erkennt, und wobei die Aktion Benachrichtigen (316) eines Bedieners des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs beinhaltet.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (16) so konfiguriert ist, dass sie Verunreinigungen des Erntematerials erkennt, und wobei die Aktion Umleiten (320) des verunreinigten Erntematerials in einen Behälter innerhalb des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs beinhaltet, der sich von einem Erntegutbehälter unterscheidet.
System nach Anspruch 1, wobei die Steuereinheit (16) so konfiguriert ist, dass sie Verunreinigungen des Erntematerials erkennt, und wobei die Aktion Einsetzen (318) eines Schneidwerks des landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs beinhaltet, um das verunreinigte Material in kleinere Stücke zu brechen.
System nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Terahertz-Detektor (212) so angeordnet ist, dass er vom Erntematerial reflektierte elektromagnetische Terahertz-Strahlung erkennt.
System nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine Terahertz-Detektor (212) so angeordnet ist, dass er elektromagnetische Terahertz-Strahlung erkennt, die durch das Erntematerial hindurchgeht.
System nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine erntebezogene Parameter eine Erkennung von nicht-eisenhaltigem Fremdmaterial beinhaltet.
System nach Anspruch 1, wobei der mindestens eine erntebezogene Parameter eine Erkennung eines genetisch veränderten Organismus beinhaltet.
Verfahren zum Erkennen von Erntegutverunreinigungen während eines Erntevorgangs eines landwirtschaftlichen Erntefahrzeugs, wobei das Verfahren umfasst: durch eine Steuereinheit (16) erfolgendes Empfangen (302) eines Signals von einem auf Terahertz-Frequenzen basierenden Detektor (212), der an dem landwirtschaftlichen Erntefahrzeug angebracht ist; durch die Steuereinheit (16) erfolgendes Abrufen (304) geeigneter Terahertz-Charakteristiken aus einer Datenbank, die sich auf Nicht-Getreide-Material bezieht; Erkennen (306) einer Verunreinigung in Bezug auf den Erntevorgang auf Grundlage des Signals und der abgerufenen Terahertz-Charakteristiken; und selektives Durchführen (308) einer Aktion auf Grundlage der erkannten Verunreinigung.