DE112014002822B4

DE112014002822B4 - Verfahren und ladungserfassungssystem zum bestimmen des gewichts von getreide in einem transportbehälter

Info

Publication number: DE112014002822B4
Application number: DE112014002822.3T
Authority: DE
Inventors: Shawn Gengerke
Original assignee: Leading Edge Industries Inc
Current assignee: Leading Edge Industries Inc
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2014-02-11
Publication date: 2023-10-12
Anticipated expiration: 2034-02-12
Also published as: BR112015030974B1; WO2014200578A4; RU2016100864A; RU2643213C2; DE112014002822T5; WO2014200578A3; WO2014200578A2; UA117133C2

Abstract

Verfahren zum Bestimmen des Gewichts einer Ladung von Getreide, das in einen Transportbehälter eines Transportanhängers geladen wird, mit den Schritten:(a) Bereitstellen einer Mehrzahl von langgestreckten Erfassungsstreifen, die jeweils eine Mehrzahl von in Längsrichtung regelmäßig beabstandeten Wandlern darauf aufweisen;(b) Befestigen der Erfassungsstreifen vertikal an einer Wand des Transportbehälters in seitlich beabstandeten Orten;(c) Bereitstellen eines Elektronikmoduls, das einen an die Wandler an der Mehrzahl von Erfassungsstreifen angeschlossenen Multiplexer und einen drahtlosen Sender zum Übermitteln von Wandlerzustandsdaten an einen entfernten Ort umfasst;(d) Bereitstellen eines Computers mit einem drahtlosen Empfänger und einem Graphikanzeigeschirm an dem entfernten Ort;(e) Darstellen eines Bildes des Füllstands von Getreide in dem Transportanhänger auf dem Graphikanzeigeschirm basierend auf den Wandlerzustandsdaten;(f) Zählen der Anzahl der Pixel in dem Bild;(g) Erhalten eines Kalibrierungsfaktors durch Wiegen des Gesamtgewichts und des Eigengewichts des Transportanhängers, um ein Nettoladungsgewicht zu erhalten, und Dividieren des Nettoladungsgewichts durch die Anzahl der Pixel, um einen Gewicht pro Pixel-Wert für den Kalibrierungsfaktor zu erhalten; und(h) danach Verwenden des Kalibrierungsfaktors und einer Anzahl der Pixel für nachfolgende Anhängerladungen, um das Gewicht der nachfolgenden Ladungen zu bestimmen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf Überwachungsvorrichtungen für mobile Schüttguttransportsysteme und genauer auf Vorrichtungen zum Überwachen des Füllstands von Getreide, wenn es in die Kammer(n) eines Getreideanhängers geladen wird.
STAND DER TECHNIK
In Farmbetrieben wird Getreide, so wie Mais, Sojabohnen, Weizen usw., gemeinhin vom Farmer für einen späteren Transport zu einem kommerziellen Getreidesilobetrieb, wie ihn die Marktbedingungen diktieren mögen, in Vorratsbunkern gelagert. Beispielhafte Vorratsbunker mögen in der Größe von 15-54 Fuß (4,572-16,4592 m) im Durchmesser und in Kapazitäten von bis zu fast 66.000 Scheffel (2.323,2 m³) reichen. Wenn eine passende Beförderungszeit entschieden ist, muss der Farmer einen Getreideanhänger aus dem Vorratsbunker beladen, wobei er typischerweise eine Förderschnecke zum Bewegen des Getreides aus dem Vorratsbunker zu dem Getreideanhänger verwendet.
Getreideanhänger mögen typischerweise in der Länge von 30 Fuß (9,144 m) bis 50 Fuß (15,24 m) reichen, und sie umfassen eine oder mehrere Kammern. Die Anhänger sind typischerweise 8 Fuß (2,4384 m) breit und haben 6 1/2 Fuß (1,9812 m) hohe Seitenwandungen. Gebogene Giebelstangen überspannen die Weitenrichtung des Anhängers in räumlichen Abständen längs seiner Länge. Die Giebelstangen stützen eine zurückrollbare Wagenplane ab, die unter Verwendung einer Kurbelanordnung zum Betätigen einer Rolle, welche längs einer Seitenwand des Anhängers ausgerichtet ist, vom Boden aus gehandhabt werden kann.
Der Anhänger kann mehrere Achsen aufweisen, und jede Kammer weist einen Auslass an ihrem Boden mit einer Schiebetür auf, wodurch eine Ladung über den Boden des Anhängers durch Verschieben der Tür in ihre offene Stellung gelöscht werden kann. Die Kammern haben selbstverständlich einwärts und abwärts geneigte Innenwandungen, um die Ladung trichterförmig zu dem Auslass zu führen.
Wenn ein Anhänger des beschriebenen Typs beladen wird, wird der Farmer den Sattelschlepper, der zum Ziehen des Anhängers verwendet wird, so fahren, dass eine vorderste der Kammern unter der Vorratsbunkerentladeförderschnecke angeordnet ist, und er wird es dem Getreide erlauben, aus der Förderschnecke in die ausgewählte Kammer zu strömen. Weil der Farmer den Getreidefüllstand, der in den Kammern erreicht wird, während diese gefüllt werden, nicht direkt sehen kann, muss er periodisch die Schlepperkabine verlassen und eine Leiter an dem Anhänger besteigen, um durch die offene Oberseite des Anhängers zu schauen und um zu überwachen, dass er eine Überbefüllung und Verschüttung verhindert. Zu einem geeigneten Zeitpunkt muss er die Zugmaschine und den Anhänger bezüglich der Förderschnecke vorwärtsfahren, so dass die nächste Kammer gefüllt werden kann.
Wenn bedacht wird, dass das in einen Anhänger auslaufende Getreide eine Quelle für erheblichen Staub ist, ist das visuelle Überwachen der Ladung, während sie sich in den Kammern aufbaut, eine widerliche schmutzige Tätigkeit. Zudem kann die Notwendigkeit, die Leiter wiederholt zu besteigen und herabzusteigen, ermüdend werden, und sie ist eine Verletzungsquelle.
Aus der CN 101261148 A ist ein druckbasierter digitaler Füllstandssensor bekannt, um den Füllstand eines pulverigen oder körnigen Feststoffs in einem Bunker oder einer Scheune zu messen. An einem stabförmigen Körper sind mehrere Abschnitte von piezoelektrischer keramischer Folie übereinander angebracht. Die Höhe jedes Abschnitts definiert eine mit dem Sensor erfassbare Höhe des Füllstands.
AUFGABE DER ERFINDUNG
Es kann dann gesehen werden, dass ein Bedürfnis nach einem Weg besteht, die Befüllung eines Getreideanhängers aus einer Position innerhalb der Zugmaschinenkabine zu überwachen, so dass der Farmer wissen wird, wann es notwendig ist, den Anhänger relativ zu der Förderschnecke zu bewegen, die verwendet wird, um die Anhängerkammer(n) zu beladen. Die vorliegende Erfindung erfüllt dieses Bedürfnis. Es ist auch wünschenswert, dass der Farmer die Anzahl der Scheffel kennt, die er geladen hat, und das Gewicht der Ladung, die zum Verkauf zu einem kommerziellen Getreidesilo zu bringen ist. Die vorliegende Erfindung stellt diese Informationen ebenfalls bereit.
LÖSUNG
Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein ein Verfahren zum Bestimmen des Gewichts einer Ladung von Getreide, das in einen Transportanhänger geladen wird, mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und ein Ladungserfassungssystem mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 4 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert. Weitere unabhängige Patentansprüche sind Ansprüche 14 und 22.
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist ein Getreideanhängerbeladungsüberwachungssystem auf, das es einem Fahrer erlaubt, sich von einem entfernten Ort ein Bild davon zu machen, wie voll eine Kammer eines Getreideanhängers ist. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Mehrzahl von langgestreckten Erfassungsstreifen an voneinander beabstandeten Orten längs einer Seitenwand von jeder der Kammern des Anhängers vertikal montiert. Jeder dieser Sensorstreifen weist eine Mehrzahl von gleichmäßig beabstandeten Wandlerelementen längs seiner Längenrichtung und Leiter auf, die von jedem der Wandlerelemente zu einem elektrischen Anschluss an seinem Ende führen. Gemäß einer Ausführungsform sind die Wandlerelemente Berührungssensoren, und in einer anderen Ausführungsform weisen die Wandlerelemente opto-elektronische Einrichtung auf. Ein batteriebetriebenes drahtloses Sendermodul ist an dem vorderen Ende des Anhängers montiert und mit den Wandlererfassungsstreifen durch Verkabelung verbunden. Innerhalb der Kabine des Sattelschleppers, der verwendet wird, um den Anhänger zu ziehen, befindet sich ein Computerterminal mit einem Anzeigeschirm und einem drahtlosen Empfänger, der abgestimmt ist, um Datensignale von dem drahtlosen Sendermodul auf dem Anhänger zu empfangen. Wenn der Getreidefüllstand in der Kammer ansteigt, werden Signale von den beaufschlagten Wandlerelementen von dem Sendermodul zu dem Empfänger weitergeleitet. Der Computer ist programmiert, um ein virtuelles Echtzeitbild bereitzustellen, das dem Füllstand entspricht, den das Getreide in einer Kammer verglichen mit der Oberkante der Anhängerseitenwandungen erreicht hat. Auf diese Weise wird der Fahrer ohne die Notwendigkeit, die Ladung physikalisch von einer am Anhänger montierten Leiter zu betrachten, wissen, wann er/sie das Fahrzeug bewegen muss, um eine noch leere Kammer relativ zu dem Auslass der Füllförderschnecke zu positionieren.
In einer weiteren Ausführungsform können die Sensorstreifen an der Innenwand eines Getreidevorratsbunkers befestigt sein oder auf Stahlkabeln angeordnet sein, die von der Dachstruktur herabhängen, und verwendet werden, um das Volumen des Getreides zu erfassen, das in den Bunker geladen oder daraus entfernt wurde. Zusätzlich kann der eingesetzte Computer verwendet werden, um drahtlos die Tore und Förderschnecken zu steuern, die verwendet werden, wenn Getreide aus dem Bunker entfernt wird.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorhergehenden Merkmale, Ziele und Vorteile der Erfindung werden den Fachleuten aus der folgenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform deutlich werden, insbesondere wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet wird, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten einander entsprechende Teile bezeichnen.

1 ist eine perspektivische Ansicht eines Getreideanhängers, in dem die vorliegende Erfindung installiert werden kann;
2 ist eine Zeichnung, die einen Zweikammergetreideanhänger mit Berührungssensorstreifen befestigt an den Seitenwänden jeder der Kammern zeigt;
3 ist ein schematisches Blockdiagramm des Systems der vorliegenden Erfindung;
4 gibt das Bild eines Anhängerfüllstandprofils wieder, das mit dem System erhalten wird;
5 ist eine perspektivische Ansicht eines opto-elektronischen Sensorpaars, das die Berührungssensorstreifen von 2 ersetzt;
6 ist ein entlang Linie 6-6 in 5 aufgenommener Querschnitt durch das optische Quellen-/Sensorpaar;
7 ist ein Softwareflussdiagramm, das den Algorithmus zeigt, welcher von dem Prozessor beim Erzeugen einer Anzeige des Füllungsstatus eines Getreideanhängers unter Verwendung opto-elektronischer Erfassungsstreifen ausgeführt wird;
8 ist eine Ansicht eines Getreidevorratsbunkers nach dem Stand der Technik;
9 ist eine perspektivische Teilansicht des Innenraums des Getreidevorratsbunkers gemäß 8;
10 ist eine schematische Zeichnung des Mechanismus, der eine Steuerung der Bunkerauslassschiebetore aus der Ferne erlaubt;
11 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen des Gewichts und des Volumens einer Anhängerladung aus Getreide unter Verwendung des Systems der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Flussdiagramm des Algorithmus zum Messen des Volumens, der Temperatur und der Feuchtigkeit in einem Getreidevorratsbunker;
13 illustriert Sensorkabel, die innerhalb eines Getreidebunkers herabhängen; und
14 ist eine Detailansicht eines kabelmontierten Annäherungs-, Feuchtigkeits- und Temperatursensors.

FIGURENBESCHREIBUNG
Diese Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, um in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen zu werden, die als Teil der gesamten geschriebenen Beschreibung dieser Erfindung zu betrachtet sind. In der Beschreibung sollten relative Begriffe, so wie „unterer“, „oberer“, „horizontal“, „vertikal“, „oberhalb“, „unterhalb“, „hoch“, „runter“, „oben“ und „unten“ sowie Ableitungen davon (z. B. „horizontal“, „abwärts“, „aufwärts“ usw.) so ausgelegt werden, dass sie sich auf die Orientierung bezieht, wie sie dann beschrieben oder in den unter Diskussion stehenden Zeichnungen gezeigt wird. Diese relativen Begriffe werden aus Zweckmäßigkeit der Beschreibung verwendet und erfordern nicht, dass die Vorrichtung in einer bestimmten Orientierung konstruiert oder betrieben werden muss. Begriffe so wie „verbunden“, „verbindend“, „befestigt“, „befestigend“, „angefügt“ und „anfügend“ werden austauschbar verwendet und beziehen sich auf eine Struktur oder Oberfläche, die an einer anderen Struktur oder Oberfläche gesichert ist oder integral in einem Stück hergestellt ist, soweit nicht ausdrücklich etwas anderes beschrieben wird.
Bezugnehmend auf 1 ist eine perspektivische Ansicht eines typischen Getreideanhängers gezeigt, der zum Transportieren von Getreide als Schüttgut über eine Straße verwendet wird. Der Anhänger, allgemein bezeichnet mit Bezugszeichen 10, weist einen Anhängeraufbau 12 mit einem Grund oder einer Ladefläche 14 auf, die für Straßentransport typischerweise ungefähr 8 Fuß (2,4384 m) breit ist und in der Länge von 30 Fuß (9,144 m) bis 50 Fuß (15,24 m) oder mehr reichen kann. Senkrecht aufwärts von dem Grund oder der Ladefläche 14 stehen eine Fahrerseiten-Seitenwandung 16 und eine Beifahrerseitenwandung 18 ab, wobei jede der Seitenwandungen oben frei endet. Der Anhänger hat eine Vorderwand 15 und eine Rückwand 17. Eine Reihe von in Längsrichtung beabstandeten Giebelholmen, so wie bei 20, schlägt Brücken zwischen den oberen Kanten der Seitenwandungen 16 und 18. Diese Giebelholme steigen über die oberen Kanten der Seitenwandungen auf und sind geneigt oder abgerundet. Eine Wagenplane 22 überdeckt die obere Öffnung und wird von den Giebelholmen 20 abgestützt, wobei die Wagenplane 22 in ihrer geschlossenen Anordnung den Kontouren der bogenförmigen Gabelholme 20 folgt, so dass Regenwasser von der Planenoberseite abläuft.
Wie üblich ist die Wagenplane 22 an einer Rolle befestigt, die sich die Länge des Anhängers längs einer oberen Kante einer Seitenwand entlang erstreckt und die dazu angepasst ist, für das Aufziehen und Entfernen der Abdeckung von einer Person verdreht zu werden, die eine Kurbel an dem hinteren Ende des Anhängers dreht.
In 1 fehlt der Sattelschlepper, der verwendet wird, um den Anhänger 10 zu ziehen. Als solcher ist der Anhänger nahe seinem Vorderende durch aktivierbare, hydraulisch betätigbare Landungsgestelle 24, 26 und an seinem hinteren Ende durch Räder, die auf mehreren Achsen montiert sind, wie allgemein bei 28 gezeigt ist, abgestützt dargestellt.
Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist zusehen, dass der darin dargestellte Anhänger zwei Kammern 30 und 32 mit einwärts und abwärts geneigten Wandungen aufweist, die an einer Entladeöffnung enden, welche durch Schiebetüren 34 geschlossen oder geöffnet werden können, die unter Verwendung eines geeigneten hydraulischen Stößels ebenfalls hydraulisch betätigt werden können.
2 kann als Querschnittsansicht in Längsrichtung des Anhängers gemäß 1 angesehen werden und blickt auf das Innere der Fahrerseiten-Seitenwand 16. Die in 2 gezeigten gestrichelten Linien sind vorgesehen, um die geneigten Wandungen der Kammerabteile zu illustrieren, und es ist eine Mehrzahl von an den inneren Seitenwandungen jeder der Kammern befestigten Erfassungsstreifen gezeigt, die mit SS-1 bis SS-6 markiert sind. Die Erfassungsstreifen SS-2 und SS-5 sind im Allgemeinen zentral innerhalb jeder der Kammern angeordnet und etwas länger als ihre benachbarten Streifen. Ohne Beschränkung darauf können die Erfassungsstreifen SS-2 und SS-5 ungefähr 65 Zoll (165,1 cm) lang sein, während die Erfassungsstreifen SS-1, SS-3, SS-4 und SS-6 jeweils ungefähr 48 Zoll (121,92 cm) lang sein können.
Gemäß einer Ausführungsform können die Erfassungsstreifen ein flexibles Substrat aufweisen, das vorgesehen ist, um klebend an die inneren Seitenwandungen des Anhängers angebunden zu werden, und sie können vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, ein piezoelektrisches Polymer, wie beispielsweise Polyvinylidenfluorid (PVDF) einschließen. Jeder der Streifen umfasst mehrere separate Bereiche, die seiner Länge nach gleichmäßig beabstandet sind und die PVDF-Folienelemente darauf abstützen. Während PVDF-Folienwandler wie oben beschrieben in bewundernswerter Weise für die bevorzugte Ausführungsform geeignet sind, können andere im Stand der Technik bekannte Sensoreinrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel können Membranberührungsschalter, Kuppelschalter und andere druckempfindliche Schalter als Wandler verwendet werden. Innere Leiter innerhalb der Streifen koppeln die einzelnen Wandlerelemente an elektrische Anschlüsse C₁ bis C₆ an den Streifen SS-1 bis SS-6. Diese Anschlüsse erlauben es Verkabelung 36, die einzelnen Wandlerelemente in den verschiedenen Streifen an ein Elektronikmodul 38 anzuschließen, das bequemerweise an dem vorderen Ende des Anhängers montiert sein kann. Sensorstreifen, die für den vorliegenden Getreideanhänger geeignet sind, sind kommerziell von Piezotech S.A.S. in Hesingue, Frankreich, erhältlich.
Wie in 3 gesehen wird, weist das Modul 38 eine Spannungsversorgung 40, vorzugsweise eine 12 Volt Batterie auf, die verwendet wird, um einen Multiplexer 42 und einen drahtlosen Sender 44 mit Energie zu versorgen. Der Multiplexer 42 ist konstruiert, um kontinuierlich fortzuschreiten und um jedes der piezoelektrischen Wandlerelemente in den Berührungssensorstreifen SS-1 bis SS-n abzufragen und um Zustandsinformationen über einen drahtlosen Sender 44 an einen entfernt angeordneten Empfänger 46 zu senden, der bequemerweise in dem Sattelschlepper montiert ist, welcher verwendet wird, um den Anhänger 10 zu ziehen. Diesbezüglich können der drahtlose Sender und Empfänger auf Bluetooth-Funktechnologie basieren, die Frequenzsprung-Spektrumspreizung verwendet, welche die versendeten Daten zerhackt und Stückchen davon auf bis zu 79 Bändern in dem Bereich von 2.400,0 bis 2.485,5 MHz übermittelt. Wie die Fachleute verstehen, ist Bluetooth ein Paket-basiertes Protokoll mit einer Master-Slave-Struktur. Paketaustausch basiert auf einem Grundzeittakt definiert von dem Master, der in Abständen von 312,5 Mikrosekunden tickt. Das Bluetoothprotokoll stellt einen sicheren Weg bereit, um Einrichtungen zu verbinden und Informationen zwischen Einrichtungen auszutauschen, so wie Mobiltelefonen, Smartphones, Laptops, Personal-Computern, Tablet-Computern, GPS-Empfängern und dergleichen. Die Kommunikation kann auch über eine Wi-Fi Internetverbindung oder eine Android-basierte Touchscreen-Einrichtung oder ein Microsoft Windows® Smart Device erfolgen, falls ein geeigneter Mikroprozessor in das Elektronikmodul 38 integriert ist.
Informationen, die von dem Empfänger 46 empfangen werden, werden dann an einen Mikroprozessor 48 weitergereicht, an den eine graphische Anzeige 50 angeschlossen ist. Der Mikroprozessor ist so programmiert, dass er eine visuelle Anzeige des sich ändernden Füllstands des Getreides darstellt, während es in eines der Kammerabteile des Anhängers 10 schneckengefördert wird. Von dem, was bislang beschrieben worden ist, kann verstanden werden, dass dann, wenn der Füllstand des Getreides in einem Kammerabteil ansteigt, zunehmend höhere der Kontakterfassungswandler in den Erfassungsstreifen SS-1 bis SS-n von dem Getreide beaufschlagt werden und dadurch eine Signalausgabe erzeugen, die von dem Multiplexer 42 abgefragt und über den Sender 44 an den Empfänger 46 und den Mikroprozessor 48, der in der Zugmaschinenkabine angeordnet ist, gesendet wird. Die Empfänger/Mikroprozessorkombination kann in einem iPad, einem iPod, einem Mobiltelefon oder jeder einer Anzahl von Android-basierten handgehaltenen Vorrichtungen vorliegen. Die Füllstandanzeigelinie 49, die auf dem Display dargestellt wird, bewegt sich aufwärts, bis sie einen festen Indikator 51 erreicht, der der Höhe der oberen Seitenwandungskanten des Anhängers entspricht. Auf diese Weise kann der Fahrer den Anhänger relativ zu der Förderschnecke bewegen, um ein Überbefüllen einer Kammer zu verhindern.
Die Fachleute werden erkennen, dass die vorliegende Erfindung leicht in einem Getreideanhänger installiert werden kann, indem die Sensorstreifen mit einer klebenden Rückseite versehen werden, was es ihnen erlaubt, einfach an der Anhängerseitenwand befestigt zu werden, wobei ihre Anschlüsse durch Verkabelung mit der Box 38 verbunden sind, die an der Vorderwand des Anhängers befestigbar ist. Darüber hinaus weist die 12 Volt Versorgung für die Elektronik vorzugsweise die Batterie des Schleppers auf, die über Verkabelung an die Leuchten des Anhängers und das Elektronikmodul 38 anschließt.
Als ein weiteres Merkmal der vorliegenden Erfindung kann ein Messwert des Feuchtigkeitsgehalts des Getreides, das für den Transport in einen Getreideanhänger geladen wird, an den Computer in der Fahrzeugkabine kommuniziert werden, für die Speicherung und das spätere Auslesen an einer Getreidesiloanlage, wohin ausgeliefert wird. In dieser Beziehung hat es sich als bequem herausgestellt, einen Harvest Master 800, ein Produkt von Juniper Systems in Logan, Utah, zu installieren. Die Fachleute werden erkennen, dass andere elektronische Feuchtigkeitssensoreinrichtungen verwendet werden können und dass keine Beschränkung auf die Einrichtung HM 800 vorgesehen ist.
Das Sensormodul 52 kann an der Anhängerwand in einer Position befestigt werden, um einen hindurchgehenden Strom von Getreide zu empfangen, wenn das Getreide in den Anhänger geladen wird. Die resultierende analoge Ausgabe von dem Sensor wird dann in einem A/D-Wandler im Elektronikmodul 38 digitalisiert, und die digitalen Werte können drahtlos über eine Wi-Fi-Verbindung oder über Bluetooth an die Einrichtung 48 (3) für das Aufzeichnen und spätere Auslesen übermittelt werden.
Es wird auch in Betracht gezogen, dass eine Videokamera an dem vorderen Ende des Anhängers montiert werden kann, die rückwärts blickt, um einen Fahrer beim anfänglichen Positionieren des Anhängers relativ zu der Auslasstülle eines Antriebskopfs, der einem Getreidevorratsbunker zugeordnet ist, um Getreide vom Bodenniveau zu der offenen Oberseite des Anhängers zu fördern, zu helfen. Aufgrund der staubigen Umgebung sind Videokameras jedoch nicht empfohlen.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer alternativen Ausführungsform des Sensorstreifens, die für die Befestigung an den Wänden einer Teilchengutaufnahmevorrichtung, wie beispielsweise eines Getreideanhängers oder eines Vorratsbunkers, angepasst ist, und 6 ist eine Querschnittsansicht aufgenommen längs der Linie 6-6 in 5.
Bezugnehmend auf 5 definiert ein gegossenes oder extrudiertes rohrförmiges Gehäuse 60 aus einem transparenten Kunststoff, wie beispielsweise LexanO-Polycarbonat, ein Paar von parallelen, voneinander beabstandeten Kammern 62 und 64. Kammer 62 enthält eine langgestreckte Platine 66 (6) mit einer Mehrzahl von regelmäßig in Längsrichtung beabstandeten LED-Lichtquellen 68. Es ist bevorzugt, dass die LED-Lichtquellen bei Wellenlängen im grünen Bereich des Spektrums bei ungefähr 520 nm emittieren. Kammer 64 enthält eine Platine 70, die eine Mehrzahl von Halbleiter-Opto-Sensoren 72 enthält. Die Anordnung ist derart, dass horizontal gegenüber jeder LED-Lichtquelle 68 längs der Länge des Sensorstreifens ein Sensor 72 ausgerichtet ist. Die Kammern sind durch einen Streifen aus VHB-Band 74 verschlossen, das verwendet wird, um den Streifen 60 an einer Behälterwandoberfläche zu befestigen und um die Kammern 62 und 14 abzudichten. Es wird auch als bequem gefunden, gegossene Kunststoffclips, wie bei 76 (5), in räumlichen Abständen innerhalb der Gehäusekammern bereitzustellen, um die Platine stabil innerhalb des Gehäuses zu halten. Elektrische Anschlüsse 78, 80 sind an einem Ende des langgestreckten Gehäuses befestigt, was es erlaubt, Leistung zu den LED-Lichtquellen zu bringen und Daten aus den Opto-Sensoren auszulesen. Der Begriff „Platinen“, so wie er hier verwendet wird, umfasst verschiedene bekannte Technologien, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, Verwendung von Oberflächenmontage- und Durchlochkomponententechnologien, die elektrisch durch bleihaltige Lötmittel, bleifreie Lötmittel und andere Leiter angeschlossen sind.
Der Kanal 82, der zwischen den Kammern 62 und 64 ausgebildet ist, ist derart offen, dass Teilchenmaterial, z. B. Mais oder anderes Getreide, in den Kanal eintreten und diesen entlangtreten kann, wenn die Aufnahmevorrichtung, sei es eine Anhängerkammer oder ein Vorratsbunker, beladen wird.
Während sich das Material in dem Kanal 82 aufbaut, wird sich das Licht, das einen der Opto-Sensoren 72 erreicht, ändern, und eine digitale Ausgabe wird erzeugt, die ein Maß des Lichts ist, welches auf die Sensoren fällt, wobei es sich um Tageslicht oder Licht von einer zugeordneten LED-Quelle oder eine Kombination von beidem handeln kann. Um zu entscheiden, ob eine Lichtniveauänderung aufgrund der Anwesenheit von Körnern mit einem gewissen Füllstand in dem Kanal 82 oder aufgrund von, sagen wir mal, Staub oder Dreck oder Wolken über Kopf eintritt, können zwei Messungen gemacht werden, eine mit leuchtenden LED und eine mit abgeschalteten LED. Falls ungefähr derselbe Messwert von beiden Messungen erhalten wird, ist bekannt, dass es die Anwesenheit von Teilchenmaterial in dem Kanal 82 zwischen der LED-Quelle und ihrem zugeordneten Sensor ist und keine Folge von Änderungen beim Umgebungslicht.
Ohne Einschränkung können die LED-Lichtquellen 68 grüne LEDs mit der Teile-Nr. ALMD-CM3DXZ002 aufweisen, die eine vornehmliche Wellenlänge von 525 nm zeigen und von Avago Technologies aus Singapur erhältlich sind. Diese Firma liefert auch einen Photosensor Modell APDS-9300, der Lichtintensität im sichtbaren Spektrum in eine direkt I²C-Schnittstellengeeignete Signalausgabe wandelt, was für die vorliegende Anwendung gut geeignet ist. Das I^ZC-Protokoll stellt eine exzellente Unterstützung für die Kommunikation mit verschiedenen langsamen, Onboard-, Peripherie-Einrichtungen bereit, die intermittierend abgerufen werden, und es ist kompatibel mit einem seriellen Zweileitungsbus für die serielle Übertragung von 8 Datenbits plus eine 7-Bit-Adresse und Kontrollbits. Diejenigen, die zusätzliche Informationen zu dem APDS-9300 Photosensor und seinem zugehörigen Kommunikationsprotokoll wünschen, werden an das Produktdatenblatt (Copyright 2008), erhältlich unter www.avagotech.com, verwiesen, dessen Inhalte hiermit durch Bezugnahme eingeschlossen werden.
Fachleute können erkennen, dass, während sich Getreide in dem Anhänger aufbaut, unterschiedliche Lichtquellen-/Sensorpaare 68/72 durch die Anwesenheit von Staub und Getreide dazwischen beaufschlagt werden. Der Mikroprozessor ist programmiert, um einen Algorithmus auszuführen, der frühere und derzeitige Lichtniveaus, welche von den Opto-Sensoren 68 detektiert wurden, berücksichtigt, um zwischen (1) einem Luftspalt, (2) einem staubigen Luftspalt oder (3) einem mit Getreide gefüllten Spalt zu unterscheiden, um so eine graphische Anzeige auf dem Anzeigeschirm darzustellen, die den Füllstand von Getreide innerhalb der Anhängerkammer wiedergibt, während sie beladen werden. So wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform kann der Fahrer von innerhalb der Kabine bestimmen, ob sich der Füllstand einem gefüllten Zustand annähert, und so können angemessene Schritte unternommen werden.
7 ist ein Softwareflussdiagramm des Algorithmus, der von dem Prozessor in dem Elektronikmodul ausgeführt wird. Wie bereits erwähnt wurde, weisen die APDS-9300 Sensoren ein Paar von A/D-Wandlern auf, die Ausgaben bereitstellen, welche die Lichtintensitätsniveaus anzeigen. Im Block 100 wird ein Wi-Fi-Netzwerk initialisiert, indem IP-Adressen und das Protokoll für die Kommunikation bereitgestellt werden. Im Block 102 wird eine Bestimmung vorgenommen, wie viele Sensorstreifen (drei oder sechs) auf dem Anhänger vorhanden sind, um zu helfen, die Anzeige auf dem iPhone oder iPad oder der anderen Einrichtung, die in der Fahrzeugkabine verwendet wird, zu animieren. Block 104 zeigt lediglich an, dass ein gesendetes Wi-Fi-Paket von dem Empfänger in der Kabine empfangen wird. Dann wird im Block 106 ein Test durchgeführt, ob die Anzeige von einer der verfügbaren Auflösungen Gebrauch macht, und, falls nicht, wird die Verstärkung (Sättigung) im Block 108 eingestellt, bevor im Block 100 der Vergleich der Sensorwerte bei ausgeschalteten LEDs und bei leuchtenden LEDs mit den zuvor beobachteten Sensorwerten gemacht wird, um zu bestimmen, ob der Getreidefüllstand bis zu einem Punkt fortgeschritten ist, an dem ein höherer Sensor in dem Streifen erreicht worden ist, und entsprechend wird der angezeigte Wert zurück im Block 102 eingestellt. Auf diese Weise wird die Getreidefüllstandanzeige periodisch aktualisiert, um einen aktuellen Füllstand anzuzeigen, während falsche Messwerte aufgrund von Staub effizient eliminiert werden.
Zusätzlich zur Bereitstellung einer graphischen Anzeige des erreichten Füllstands, während das Getreide oder anderes Schüttgut in einen Transportanhänger geladen wird, kann das System der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die Rate zu steuern, mit der das Material dem Anhänger zugeführt wird.
8 ist eine Zeichnung eines Vorratsbunkers des Typs, der verwendet wird, um Mais, Sojabohnen, Weizen und verwandte landwirtschaftliche Schüttgüter auf Farmen zu lagern und aus dem Transportanhänger wie derjenige, der in 1 gezeigt ist, beladen werden, wenn es erwünscht ist, jene Produkte zum Verkauf zu einem kommerziellen Silo oder einer Mühle zu transportieren. Der Vorratsbunker ist in 8 allgemein mit dem Bezugszeichen 200 bezeichnet und wird so gesehen, dass er eine im Wesentlichen zylindrische Struktur aufweist, die eine Wellblechwand 202 mit vertikalen Verstärkungsrippen 204 aufweist, welche gleichmäßig um ihren Umfang beabstandet sind. Ein konisches Kuppeldach 206 bedeckt das obere Ende der Wand 202. Der Bunker 200 kann auf einer Betonplatte 203 ruhen, und er ist in geeigneter Weise verankert, um zu verhindern, dass er von starkem Wind umgeblasen wird.
Landwirtschaftliche Vorratsbunker können im Durchmesser zwischen ungefähr 15 Fuß (4,572 m) und 50 Fuß (15,24 m) und in der Höhe von 10 Fuß (3,048 m) bis 80 Fuß (24,384 m) variieren, und die größten solcher Bunker sind in der Lage, bis zu 190.000 Scheffel (6.688 m³) zu lagern.
Die Weise, auf die das Produkt aus dem Bunker in ein Anhängerfahrzeug transferiert wird, wird als nächstes mit Hilfe von 9 erläutert werden, die eine partielle Ansicht des Inneren des Bunkers 200 ist, wobei sie einen Verteilerboden 210 zeigt, der 12 bis 18 Zoll (30,48 bis 45,72 cm) oberhalb der Betonplatte 208 liegen kann. Angeordnet zwischen dem Verteilerboden 210 und der Platte 208 ist eine motorgetriebene Endladeförderschneckenanordnung mit einem langgestreckten rohrförmigen Gehäuse, in dem eine Entladeförderschnecke 216 enthalten ist. Es erstreckt sich radial vom Zentrum des Bunkers 200 zu einem Punkt jenseits der äußeren Wandung 202. Angeordnet in dem Boden am Zentrum des Bunkers ist ein zentraler Schacht 218, der zum Innenraum des Gehäuses 214 führt. Er enthält auch ein Getriebe, welches verwendet wird, um Leistung von der Schneckenwelle zu einem Besen 220 zu übertragen, der oberhalb des Verteilerbodens angeordnet ist. Der Besen ist angeordnet, um um eine vertikale Achse umzulaufen, und er ist etwas kürzer als der Radius des Bunkers. Er umfasst auch eine Schnecke zum Bewegen von Getreide zu der Mittelwand 218.
9 zeigt weiterhin einen Zwischenschacht 222, der in dem Verteilerboden auf halber Strecke längs der Länge der Schnecke angeordnet ist. Sowohl der zentrale Schacht 218 als auch der Zwischenschacht 222 sind mit Schiebetoren 227 versehen (10), die aus einer Position, in der sie den Eintritt von Getreide durch den jeweiligen Schacht blockieren, in eine vollständig offene Position bewegt werden können, die einen maximalen Fluss von Getreide aus dem Behälter in die Entladeschneckenanordnung erlaubt. Die Schiebetore 227 können von einem Ort außerhalb des Bunkers 200 von verschlossen bis vollständig offen und zu jedem Zwischenpunkt bewegt werden. Wie in 9 gesehen wird, liegt jenseits der Wand 202 ein manuell verschiebbarer Hebel 224, der durch Stahlstangen 226 an die Schiebetore 227, die innerhalb des zentralen Schachts 218 und des Zwischenschachts 222 enthalten sind, angekoppelt ist. Nicht gezeigt in 9 ist ein sich vertikal erstreckender Antriebskopf, der auch eine separate motorangetriebene Schnecke enthält, deren Eingang an das Austragsende 228 der Schneckenanordnung 212 anschließt, und der verwendet wird, um das Getreide ausreichend hoch anzuheben, um durch eine Auslasstülle in den Anhänger 10 durch seine obere Öffnung (1) auszufließen.
Wenn der Behälter nahezu leer ist, so dass Fluss aufgrund von Schwerkraft endet, was einen Haufen mit seinem Schüttwinkel längs der Wand zurücklässt, kann eine Kupplung manuell aktiviert werden, um den Besen 220 an die motorgetriebene Schnecke 216 anzukuppeln; und dies führt dazu, dass der Besen 360° um einen Drehpunkt in dem zentralen Schacht rotiert, um Getreide, das auf dem Boden des Bunkers 200 zurückbleibt, für den Eintritt in die Entladeschnecke 216 zu den Schächten 218 und 222 zu bringen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das gerade beschriebene Bunkerentladesystem nach dem Stand der Technik so modifiziert, dass Materialfluss aus dem Bunker und in den Anhänger von einem Arbeiter in der Kabine des Anhängerschleppers gesteuert werden kann. Insbesondere wird die manuelle Hebelanordnung 224 durch einen geeigneten Linearaktuator ersetzt, wie beispielsweise den Zahnstangenantrieb, der schematisch in 10 gezeigt ist. Ein digitaler Schrittmotor 230 wird verwendet, um ein Ritzel 232 anzutreiben, das angeordnet ist, um eine Zahnstange 234 zu kämmen, wobei die Zahnstange mechanisch an die Stangen 226 anschließt, die verwendet werden, um die Tore 227 der Schächte 218 und 222 hin und her zu schieben. Mit dem Schrittmotor 230 ist eine Steuerung 236 verbunden, die in der Lage ist, über eine drahtlose Verbindung Steuersignale von dem Mobilcomputer in der Schlepperkabine zu empfangen. Der Computer ist programmiert, um anfänglich eine Kalibrierungsroutine auszuführen, die wirksam ist, um Codes für die „Tür geschlossen“- und „Tür vollständig offen“-Positionen zu definieren, so dass dazwischen auch inkrementelle Positionen gesetzt werden können. Die Steuerung 236 wandelt die von der Kabine gesendeten Codes in Drehwinkel und Drehrichtungen für den Schrittmotor 230, der das Ritzel antreibt, und somit in Verschiebungen der Schiebetüren um. Anstatt einen Zahnstangenmechanismus zu verwenden, werden die Fachleute erkennen, dass äquivalente Linearaktuatoreinrichtungen, sowohl hydraulisch als auch pneumatisch, ebenfalls verwendet werden können, um die Schiebetore zu öffnen und zu schließen, wenn geeignete Änderungen an der damit verwendeten Steuerung vorgenommen werden.
Bei offenen Schiebetoren 227 in dem Zentralschacht 218 und/oder dem Zwischenschacht 222 und laufenden Schneckenantriebsmotoren für die Entladeschnecke 216 und den Antriebskopf (nicht gezeigt) wird Getreide aus dem Bunker in den Anhänger überführt. Wenn der Fahrer auf dem Mobilcomputeranzeigeschirm beobachtet, dass sein Anhänger nahezu gefüllt ist, wird er ein „Schließ“-Kommando an die Steuerung 236 senden, um die Schiebetore 227 zu schließen. Dies wird getan, bevor die Förderschnecken in dem System ausgeschaltet werden, was es dem in den Schneckengehäusen verbleibenden Getreide erlaubt, nach dem Schließen der Schiebetore daraus entleert zu werden.
Das System der vorliegenden Erfindung kann weiterhin verwendet werden, um das Gewicht und Volumen von Getreide zu messen, während es in einen Getreideanhänger für den Transport oder in einen Getreidebunker für die Lagerung geladen wird. Diesbezüglich wird Bezug genommen auf das Prozessflussdiagramm von 11. Zunächst die Getreideanhängeranwendung berücksichtigend, muss zuerst ein Kalibrierungsschritt durchgeführt werden. Beim Kalibrieren des Systems werden die Anhängerkammern aus einem Getreidevorratsbunker oder einem Mähdrescher beladen und zu einer Siloanlage transportiert, die eine Waage hat. Das Nettogewicht der Ladung wird durch Abziehen des Eigengewichts des Lastwagens von dem Gesamtgewicht des beladenen Lastwagens bestimmt. Das elektronische Sensorsystem der vorliegenden Erfindung wird aktiviert, um ein digitales Bild der Ladung auf die bereits beschriebene Weise bereitzustellen. Von dem angezeigten Bild der Ladung kann dann eine Pixelzahl unter Verwendung von verfügbarer Software bestimmt werden, und das Nettogewicht der Ladung kann durch die bestimmte Anzahl von Pixeln dividiert werden, um einen Gewicht pro Pixel-Wert zu erhalten, der zur weiteren Bezugnahme in dem Laptop oder dem anderen handgehaltenen Computer gespeichert wird.
Werte von Gewicht pro Volumen sind von verschiedenen zu erntenden Getreiden bekannt. Zum Beispiel ist bekannt, dass ein Scheffel (35,2 I) von getrocknetem geschälten Mais ungefähr 56 Pfund (25,368 kg) wiegt; und von einem Scheffel (35,2 I) von getrockneten Sojabohnen ist es bekannt, dass es ungefähr 60 Pfund (27,18 kg) wiegt. Weizen wiegt ebenfalls 60 Pfund pro Scheffel (0,772 kg/l).
Nachdem jetzt die Kalibrierung vollständig ist, können, wenn der Anhänger das nächste Mal beladen wird, seine Onboard-Sensorstreifen und die verknüpfte Elektronik, wie sie zuvor beschrieben wurde, erneut ein digitales Bild einer neuen Ladung bereitstellen. Jetzt kann durch Computerberechnung der Anzahl der Pixel die unterhalb der Kurve liegen, welche die Oberkante der Ladung wiedergibt, und die deshalb von Getreide bedeckt sind, das Gewicht der Ladung durch Multiplizieren der Anzahl der so gezählten Pixel mit dem zum Zeitpunkt der Kalibrierung erhaltenen gespeicherten Wert des Gewichts pro Pixel berechnet werden. Daraus kann durch Teilen des gesamten Ladungsgewichts durch den bekannten Wert des Gewichts pro Scheffel das Volumen in Scheffel ebenfalls berechnet werden.
Die Fähigkeit, das Gewicht und das Volumen von nachfolgenden Ladungen zu berechnen, nachdem die Kalibrierung einmal durchgeführt wurde, stellt einen großen Vorteil bereit. Als ein Beispiel wird, wenn ein Mais- oder Sojabohnenfeld gedroschen wird, der Getreideanhänger mit derselben Geschwindigkeit wie der Mähdrescher über das Feld gefahren, um den geschälten Mais aufzufangen, der aus der Entladeschnecke des Mähdreschers ausgestoßen wird. Eingebaut in den Mähdrescher ist ein GPS-System, das präzise Ortsdaten an den Empfänger in dem Anzeigecomputer in der Lastwagenkabine übermitteln kann. So kann die Ausbeute von einem bekannten Feldbereich aufgezeichnet werden. Smartphones und andere Tablet-Computer enthalten GPS-Empfängerchips, so dass auch die handgehaltene Einrichtung des Fahrers verwendet werden kann, um Ortsinformationen auszubilden.
Zusätzlich führt der Computer eine Liste von allen während eines definierten Zeitraums transportierten Ladungen, wobei diese Informationen entweder in dem Smart-Device des Benutzers selbst oder in der Cloud gespeichert werden, um für den Farmer von mehreren Orten zugänglich zu sein und damit die Informationen geeignet sind, um an interessierte Parteien geemailt zu werden. Am Ende der Ernte wird der Farmer ein recht genaues Gesamtvolumen in Scheffeln und das Gewicht in Pfund oder Tonnen von produziertem Getreide sowie Informationen dazu haben, welche Feldbereiche welche Ausbeute produzierten.
Im Fall eines Getreidevorratsbunkers des in den 8 und 13 gezeigten Typs weist er einen geraden runden Zylinder 250 auf, der in der Lage ist, ein Volumen gleich der Grundfläche mal der Höhe des Getreides innerhalb des Bunkers zu lagern, die sich selbstverständlich ändert, wenn Getreide durch Förderer zugeführt wird und es ihm erlaubt wird, durch eine Öffnung einzutreten, üblicherweise in der Mitte des Dachs des Bunkers, oder wenn Getreide über eine zentral in dem Bunkerboden angeordnete und zu einem Schneckenförderer unterhalb des Bunkerbodens führende gesteuerte Schiebetoröffnung, wie zuvor beschrieben wurde, entfernt wird.
Um die Höhe zu überwachen, die von dem in den Bunker fließenden Getreide erreicht wird, können Sensorstreifen 60 wie jene, die in 5 gezeigt sind, an Stahlkabeln befestigt werden, die von dem Dach 256 des Bunkers an in geeigneter Weise beabstandeten Orten herabhängen, wobei sich die Kabel zu dem Boden 258 hin erstrecken. Zusätzlich kann ein oder können mehrere Temperatursensoren 260 ebenfalls an den Kabeln in den Bunker herabhängen, wie bei 252 und 254, und solche Temperatursensoren können typischerweise längs der Kabel in 32 Zoll (81,28 cm) Abständen beabstandet sein, was der Höhe der einzelnen Ringe entspricht, aus denen die Wandungen der Bunker gemeinhin aufgebaut sind. Die Temperatursensoren 260 werden dann wichtige Informationen zum Zustand des Getreides innerhalb des Bunkers bereitstellen. Auf diese Weise wird die Höhe des Getreides an den vorbestimmten Orten in dem Behälter unter Verwendung der Sensorstreifen 60 von 5 erfasst, oder die Höhe der Krone wird durch Erkennen des Orts an dem Kabel erfasst, an dem eine Differenz in der Temperatur zwischen Umgebungsluft in dem Behälter oberhalb der Krone und der Temperatur des Getreides unterhalb der Krone detektiert wird. Die optischen Sensoren an dem Kabel können auch einen Eingangswert produzieren, der die Anwesenheit von Getreide auf diskreten Niveaus innerhalb des Behälters anzeigt.
14 ist eine Detailansicht von einem einer Mehrzahl von Sensormodulen, die entlang der Länge der Kabel 252 und 254 montiert sind. Hier ist das Kabel 252 mit einer abdeckenden Kunststoffhülle 262 darauf gezeigt. Eine Mehrzahl von Sensormodulen, von denen eines durch das Bezugszeichen 264 identifiziert ist, ist auf das Kabel längs der Länge desselben aufgeklemmt. Es ist vorzugsweise ein zweistückiger gegossener Kunststoff, der durch Klemmschrauben wie bei 266 auf das Kabel geklemmt ist. Ein Stück ist geformt, um ein Paar von voneinander beabstandeten Ohren 268 und 270 mit einem dazwischen verlaufenden Kanal 272 zu definieren. In einem der Ohren 268 oder 270 ist eine LED-Lichtquelle und in dem anderen ein optischer Sensor montiert. Elektrische Leiter 274 zum Betreiben der LED und zum Führen einer detektierten Sensorausgabe sind auf der Außenseite des Kabels 252 befestigt, um dieses entlangzulaufen, aber unterhalb der abdeckenden Hülle 262, um vor Abrieb durch Getreidebewegung innerhalb des Behälters geschützt zu sein.
Ebenfalls montiert auf dem Sensormodul 264 ist ein Kissen 276, das einen Teil eines innerhalb des an den Kabeln 252 und 254 befestigten Anklemmsensormoduls angeordneten kommerziell verfügbaren Getreidefeuchtigkeitsmesskreises (nicht gezeigt) ausbildet. Es wird auch in Erwägung gezogen, dass die Sensormodule weiterhin einen Festkörpertemperatursensor umfassen.
Wie Fachleute von dem, was präsentiert wurde, erkennen werden, wird, wenn sich Getreide innerhalb des Bunkers aufbaut, ein Punkt erreicht werden, an dem das Getreide den Kanal 276 füllt, wodurch Lichttransmission zwischen der LED-Quelle und ihrem gegenüberliegenden Sensor blockiert wird, um auf diese Weise eine Änderung in den Sensorausgabesignalzuständen zu erzeugen. Das Signal wird über das Leiterkabel 274 an ein an der Spitze des Behälters angeordnetes Elektronikmodul übermittelt und in geeigneter Weise über eine drahtlose Kommunikationsverbindung an einen PDA oder Tablet-Computer übermittelt. In gleicher Weise wird, wenn der Behälter geleert wird, der Füllstand des Getreides so fallen, dass die Kanäle 272 an ausgewählten der kabelmontierten Sensormodule von Getreide frei werden, wodurch wieder eine erkennbare Änderung in dem Sensorzustand erzeugt wird, der den Füllstand des Getreides innerhalb des Bunkers anzeigt.
Wenn Getreide aus einem Getreidetrockner in den Bunker fließt, werden periodische Proben aus dem fließenden Material gezogen, und sowohl Gewicht als auch Feuchtigkeitsgehalt von Proben werden drahtlos von der Probennahmevorrichtung zu dem Computer übermittelt, der mit den Sensorstreifen verwendet wird.
In der Verwendung und Bezug nehmend auf 12 wird das Getreidebunkerüberwachungssystem durch zuerst Beladen des Bunkers bis zu seiner Nennkapazität und dann Zählen der Anzahl von Pixel auf dem Anzeigeschirm, die mit einem vollen Bunker verknüpft sind, kalibriert. Das Volumen in Scheffel, das von dem Behälter gehalten wird, wenn er bis zu einer bekannten Kapazität gefüllt wird, wird ein bekannter Faktor. Deshalb kann die Anzahl von Scheffeln pro Pixel berechnet und für die zukünftige Verwendung gespeichert werden.
Wenn nachfolgend eine unbekannte Menge an Getreide aus dem Bunker entfernt wurde und der Farmer wissen möchte, was verbleibt, kann eine Zahl der Pixel des Bilds, das von den kabelmontierten Sensoren produziert wird, bestimmte werden. Jetzt wird dem Farmer durch Multiplizieren der Pixelzählung mit dem zuvor gespeicherten Scheffel pro Pixel-Wert, der zum Zeitpunkt der Kalibrierung bestimmt wurde, eine recht genaue Schätzung der Anzahl von Scheffeln an Getreide, die weiterhin in dem Bunker verbleiben, bereitgestellt. In gleicher Weise kann, wenn dem teilweise gefüllten Behälter Getreide hinzugefügt wird, ein ähnliche Berechnung vorgenommen werden, um das Volumen in Scheffeln zu bestimmen, das jetzt enthalten ist. Dies vermeidet die Notwendigkeit für den Farmer, Leitern bis zu der Spitze des Bunkers aufzusteigen, um eine physikalische Beobachtung des Füllstands an Getreide in dem Bunker zu machen.
Diese Erfindung ist hier in erheblichem Detail beschrieben worden, um den Patentbestimmungen nachzukommen und um die Fachleute mit den Informationen zu versehen, die benötigt werden, um die neuen Prinzipien anzuwenden und um solche spezialisierten Komponenten, wie sie benötigt werden, zu bauen und zu verwenden. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Erfindung mit in spezifischer Weise unterschiedlicher Ausrüstung und unterschiedlichen Einrichtungen durchgeführt werden kann und dass verschiedene Modifikationen sowohl bei der Ausrüstung als auch bei den Betriebsprozeduren vorgenommen werden können.

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Gewichts einer Ladung von Getreide, das in einen Transportbehälter eines Transportanhängers geladen wird, mit den Schritten: (a) Bereitstellen einer Mehrzahl von langgestreckten Erfassungsstreifen, die jeweils eine Mehrzahl von in Längsrichtung regelmäßig beabstandeten Wandlern darauf aufweisen; (b) Befestigen der Erfassungsstreifen vertikal an einer Wand des Transportbehälters in seitlich beabstandeten Orten; (c) Bereitstellen eines Elektronikmoduls, das einen an die Wandler an der Mehrzahl von Erfassungsstreifen angeschlossenen Multiplexer und einen drahtlosen Sender zum Übermitteln von Wandlerzustandsdaten an einen entfernten Ort umfasst; (d) Bereitstellen eines Computers mit einem drahtlosen Empfänger und einem Graphikanzeigeschirm an dem entfernten Ort; (e) Darstellen eines Bildes des Füllstands von Getreide in dem Transportanhänger auf dem Graphikanzeigeschirm basierend auf den Wandlerzustandsdaten; (f) Zählen der Anzahl der Pixel in dem Bild; (g) Erhalten eines Kalibrierungsfaktors durch Wiegen des Gesamtgewichts und des Eigengewichts des Transportanhängers, um ein Nettoladungsgewicht zu erhalten, und Dividieren des Nettoladungsgewichts durch die Anzahl der Pixel, um einen Gewicht pro Pixel-Wert für den Kalibrierungsfaktor zu erhalten; und (h) danach Verwenden des Kalibrierungsfaktors und einer Anzahl der Pixel für nachfolgende Anhängerladungen, um das Gewicht der nachfolgenden Ladungen zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 1 und weiterhin umfassend den Schritt des Berechnens des Volumens der nachfolgenden Anhängerladungen durch Dividieren des Gewichts der nachfolgenden Ladungen durch ein bekanntes Gewicht pro Volumen des jeweiligen Getreides.
Verfahren nach Anspruch 1 und weiterhin umfassend den Schritt des Führens eines laufenden Protokolls einer Menge an während vorgegebener Zeiträume von einem Feld transportiertem Getreide in dem Computer.
Ladungserfassungssystem zum Bestimmen des Gewichts einer Ladung von Getreide, das in einen Transportbehälter eines Transportanhängers geladen wird, mit: (a) einer Mehrzahl von langgestreckten Erfassungsstreifen, die jeweils eine Mehrzahl von in Längsrichtung regelmäßig beabstandeten Wandlern darauf aufweisen und die ausgebildet sind, in seitlich beabstandeten Orten vertikal an einer Wand des Transportbehälters befestigt zu werden; (b) einem Elektronikmodul, das ausgebildet ist, um an dem Getreide-Transportanhänger befestigt zu werden und das einen an die Wandler an der Mehrzahl von Erfassungsstreifen anschließbaren Multiplexer und einen drahtlosen Sender zum Übermitteln von Wandlerzustandsdaten an einen entfernten Ort umfasst; (c) einem Computer mit einem drahtlosen Empfänger und einem Graphikanzeigeschirm an dem entfernten Ort, wobei der Computer (d) - zum Darstellen eines Bildes des Füllstands von Getreide in dem Transportanhänger auf dem Graphikanzeigeschirm basierend auf den Wandlerzustandsdaten; (e) - zum Zählen einer Anzahl der Pixel in dem Bild; (f) - zum Erhalten eines Kalibrierungsfaktors durch Wiegen des Gesamtgewichts und des Eigengewichts des Transportanhängers, um ein Nettoladungsgewicht zu erhalten, und Dividieren des Nettoladungsgewichts durch die Anzahl der Pixel, um einen Gewicht pro Pixel-Wert für den Kalibrierungsfaktor zu erhalten; und (g) zum danach Verwenden des Kalibrierungsfaktors und einer Anzahl der Pixel für nachfolgende Anhängerladungen, um das Gewicht der nachfolgenden Anhängerladungen zu bestimmen, ausgebildet ist.
Ladungserfassungssystem nach Anspruch 4, wobei die Wandler Berührungssensoren aufweisen.
Ladungserfassungssystem nach Anspruch 4, wobei die Wandler opto-elektronische Einrichtungen sind.
Ladungserfassungssystem nach Anspruch 5, wobei die Berührungssensoren ihren Zustand als Antwort auf Kontakt zwischen dem Berührungssensor und Teilchenmaterial ändern, das in den Transportbehälter geladen wird.
Ladungserfassungssystem nach Anspruch 6, wobei die opto-elektronischen Sensoren eine über einen Spalt hinweg auf einen Lichtdetektor ausgerichtet montierte Lichtquelle aufweisen, wobei der Lichtdetektor eine Ausgabeänderung erzeugt, wenn Teilchenmaterial in den Spalt eintritt.
Ladungserfassungssystem nach Anspruch 8, wobei die Lichtquelle eine LED ist, die eine Lichtausgabe einer Wellenlänge in einem Bereich von 510 nm bis 550 nm erzeugt, und der Lichtdetektor vornehmlich auf Licht der genannten Wellenlänge anspricht.
Ladungserfassungssystem nach Anspruch 5, wobei die Berührungssensoren ein piezoelektrisches Folienelement als Kontakterfassungswandler aufweisen.
Ladungserfassungssystem nach Anspruch 5, wobei die Berührungssensoren auf dem jeweiligen Erfassungsstreifen angeordnet sind, der ausgebildet ist, um klebend an der Wand des Transportbehälters befestigt zu werden.
Ladungserfassungssystem nach Anspruch 4, wobei der drahtlose Sender und der drahtlose Empfänger ein Bluetooth- oder Wi-Fi-Übertragungsprotokoll verwenden.
Ladungserfassungssystem nach Anspruch 10, wobei das piezoelektrische Folienelement ein plastisches Polyvinylidenfluoridpolymer ist.
Transportanhänger mit einer Mehrzahl von Kammerabteilen, wobei jedes Kammerabteil vertikale Seitenwandungen aufweist, die nach unten an einwärts geneigte Bodenbereiche angrenzen und die an ihren vorderen und hinteren Enden auf einwärts geneigte Endwandungen stoßen, und mit einem Ladungserfassungssystem nach Anspruch 4; (a) wobei eine Mehrzahl der vertikal ausgerichteten, langgestreckten Erfassungsstreifen in seitlich Abständen an den vertikalen Seitenwandungen in jedem der mehreren Kammerabteile befestigt ist; und (b) wobei ein Computer programmiert ist, um das Graphikbild auf der Anzeige darzustellen, das den Füllstand des Getreides in der Mehrzahl von Kammerabteilen anzeigt, während Getreide in eines der Mehrzahl von Kammerabteilen geladen wird.
Transportanhänger nach Anspruch 14, wobei jedes Kammerabteil mindestens drei Erfassungsstreifen an den vertikalen Seitenwandungen umfasst, wobei einer im Wesentlichen zentral zwischen den Endwandungen des Kammerabteils angeordnet ist und die anderen Erfassungsstreifen in vorzugsweise gleichen Abständen von dem einen Erfassungsstreifen auf gegenüberliegenden Seiten davon beabstandet sind.
Transportanhänger nach Anspruch 15, wobei der eine zentral angeordnete Erfassungsstreifen länger ist als die anderen Erfassungsstreifen.
Transportanhänger nach Anspruch 16, wobei die Erfassungsstreifen eine Mehrzahl von piezoelektrischen Folienelementen als Kontakterfassungswandler aufweisen.
Transportanhänger nach Anspruch 14 und weiterhin einen Feuchtigkeitssensor umfassend, der betriebsbereit in mindestens einem der Kammerabteile angeordnet ist.
Transportanhänger nach Anspruch 14, wobei die Erfassungsstreifen ein Paar von Leiterplatinen aufweisen, die in paralleler, voneinander beanstandeter Beziehung zueinander an den Innenseitenwandungen montiert sind, wobei eine des Paars von Platinen eine Mehrzahl von vertikal beabstandeten Lichtquellen und die andere des Paars von Platinen eine Mehrzahl von vertikal beabstandeten optischen Sensoren umfasst, die jeweils horizontal auf eine der Lichtquellen ausgerichtet sind.
Transportanhänger nach Anspruch 19, wobei das Paar von Platinen innerhalb eines Schutzgehäuses angeordnet ist, das zumindest teilweise optisch transparent ist.
Transportanhänger nach Anspruch 20, wobei die Schutzgehäuse mit Klebeband an den inneren Seitenwandungen von jedem der Mehrzahl von Kammerabteilen befestigt sind.
Vorrichtung zum Beladen eines Transportanhängers aus einem Getreidevorratsbunker mit: (a) einem Transportanhänger nach Anspruch 18; (b) einem Getreidebunker mit einem von einem Untergrund, auf dem der Getreidebunker abgestützt ist, beabstandeten Verteilerboden, wobei der Verteilerboden mindestens einen Getreideauslass mit einer Schiebetür zum selektiven Schließen und Öffnen des Getreideauslasses aufweist; (c) einer in einem Raum zwischen dem Verteilerboden und dem Untergrund angeordneten Entladeförderschnecke, wobei die Entladeförderschnecke auf den mindestens einen Getreideauslass hin ausgerichtet ist, so dass Getreide durch den Auslass in die Entladeförderschnecke fließt, wenn das Schiebetor mindestens teilweise offen ist; (d) einem an die Schiebetür betrieblich gekoppelten, motorangetriebenen Aktuator; und (e) einem Steuermodul für den Motor des motorangetriebenen Aktuators, das mit einem entfernten Sender und dem Computer des Transportanhängers in drahtloser Kommunikation steht, wobei der Computer programmiert ist, um Befehle an das Steuermodul zum Betätigen des motorangetriebenen Aktuators zu senden.
Vorrichtung nach Anspruch 22, wobei der motorangetriebene Aktuator eine an die Schiebetür gekoppelte Zahnstange und ein von einem Schrittmotor des motorangetriebenen Aktuators angetriebenes Ritzel aufweist, wobei das Ritzel positioniert ist, um die Zahnstange zu kämmen.
Vorrichtung nach Anspruch 23, wobei das Steuermodul auf die Befehle zum Erzeugen einer vorgegebenen Anzahl von Schrittpulsen für den Schrittmotor anspricht.