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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zum Ernten von Wurzeln, die in die Erde gepflanzt sind und in Reihen ausgerichtet sind.
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Die Wurzeln sind Wurzelfrüchte, wie zum Beispiel Rüben, insbesondere Zuckerrüben.
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Für die Ernte von Reihen von Wurzeln, wenn sie reif sind, die in Längsreihen ausgerichtet sind, insbesondere Zuckerrüben, weist die aus dem Dokument
EP-B1-1772050 bekannte Maschine, aufeinanderfolgend, von vorn ausgehend, Führungsräder, eine Abblatteinheit der wesentlichen Teile der Blätter, eine horizontale Schneideeinheit des Kopfes der Rüben, um die restlichen Blätter zu entfernen und die Rübe zu skalpieren, und eine Ernteeinheit, die die Erde unterhalb der Rüben gräbt, um sie zu entnehmen, die Erde zu entfernen und sie zu einem Lagermittel zu befördern.
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Die Ernteeinheit, die der Schneideeinheit folgt, weist eine Höhenpositionierung auf, die von der Ebene der Schneideklinge derart abhängig ist, dass der Boden in einer in Bezug auf die Schneideebene vorbestimmten Höhe gegraben wird. Damit wird die Grabetiefe des Bodens für Wurzeln optimiert, die eine Standardhöhe aufweisen.
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Jedoch ist dieser Typ der Einstellung der Ebene der Ernteeinheit nicht in allen Fällen optimal. Insbesondere, wenn die Wurzeln kleiner sind und eine reduzierte Höhe haben, oder wenn eine Wurzel fehlt, wird die Erde zu tief oder unnötig gegraben, bei einem zu hohen Kraftstoffverbrauch für den Antrieb der Maschine. Umgekehrt, wenn die Wurzeln größer sind und eine größere Höhe haben, besteht die Gefahr, ihre Basis zu beschädigen und einen Teil der Ernte zu verlieren, da nicht tief genug gegraben wurde.
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Aus der
EP3119182 ist ebenfalls eine Maschine zum Ernten von Wurzelfrüchten bekannt. Diese Maschine umfasst Mittel zum Einstellen der Erntetiefe in Abhängigkeit der oberen Wurzelspitze.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel den Erntevorgang von Wurzelfrüchten noch effizienter zu gestalten.
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Die vorliegende Erfindung hat insbesondere die Aufgabe, den Nachteilen des Standes der Technik abzuhelfen.
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Zu diesem Zweck schlägt sie eine Maschine zum Ernten von Wurzeln vor, die die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
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Ein Vorteil dieser Erntemaschine ist, dass in Abhängigkeit von der Position der unteren Wurzelspitze die Ernteeinheit auf eine optimale Höhe gebracht wird, um einen möglichst großen Teil des Wurzelkörpers aus dem Boden zu befördern; ohne unnötig tief zu graben.
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Die Ermittlung der Position der unteren Wurzelspitze erlaubt hierbei eine genauere Tiefensteuerung der Ernteeinhiet, als aus dem Stand der Technik bekannt.
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Damit wird ein optimales Graben des Bodens gesichert, was ebenfalls erlaubt, den Verbrauch von Kraftstoff durch weniger tiefes Graben zu verringern, wenn die Wurzel hoch oder klein ist, und es werden die Risiken einer Beschädigung der Wurzeln durch tieferes Graben, wenn die Wurzel tief oder groß ist, reduziert.
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Die erfindungsgemäße Wurzelerntemaschine kann weiterhin eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen, die untereinander beliebig kombinierbar sind, soweit technisch möglich.
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In vorteilhafter Weise kann die Maschine in beliebiger Kombination eines oder mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- - die Wurzelkörperbestimmungsmittel umfassen Wurzelspitzenbestimmungsmittel die dazu ausgebildet sind, die Position der unteren Wurzelspitze der Wurzel zu ermitteln,
- - die Steuerungsmittel sind dazu ausgebildet die Einstellmittel der Grabetiefe, in Abhängigkeit der durch die Wurzelspitzenbestimmungsmittel ermittelten Position der unteren Wurzelspitze anzusteuern;
- - die Wurzelspitzenbestimmungsmittel umfassen:
- - erste Detektionsmittel, dazu ausgebildet um mindestens einen überirdischen Teil der Wurzel zu erfassen, insbesondere um die Form und/oder Dimension des überirdischen Teils der Wurzel zu erfassen,
- - erste Umsetzungsmittel, dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des von den ersten Detektionsmitteln erfassten überirdischen Teils, insbesondere der erfassten Form und/oder der Dimension des überirdischen Teils der Wurzel, die Position der unteren Wurzelspitze zu ermitteln, insbesondere durch Berechnung, Extrapolation und/oder Abschätzung;
- - die ersten Detektionsmittel umfassen mechanische Sensoren und/oder optische Sensoren und/oder elektrische Sensoren;
- - die ersten Umsetzungsmittel umfassen Rechnermittel, die dazu ausgebildet sind, aus durch die ersten Detektionsmittel erfassten Größen, die Position der unteren Wurzelspitze zu ermitteln, insbesondere abzuschätzen;
- - die Wurzelspitzenbestimmungsmittel umfassen:
- - zweite Detektionsmittel, dazu ausgebildet um mindestens einen unterirdischen Teil der Wurzel zu erfassen, insbesondere um die Form und/oder Dimension des unterirdischen Teils der Wurzel zu erfassen,
- - zweite Umsetzungsmittel, dazu ausgebildet in Abhängigkeit des von den zweiten Detektionsmitteln erfassten unterirdischen Teils der Wurzel, insbesondere der erfassten Form und/oder der Dimension des unterirdischen Teils der Wurzel, die Position der unteren Wurzelspitze zu ermitteln, insbesondere durch direkte Erfassung, durch Berechnung, durch Extrapolation, und/oder durch Abschätzung;
- - die zweiten Detektionsmittel umfassen optische Sensoren und/oder elektrische Sensoren, insbesondere wobei die zweiten Detektionsmittel kapazitive Sensoren, Röntgensensoren, Ultraschallsensoren, LASER-Sensoren und/oder, RADAR-Sensoren umfassen;
- - die zweiten Umsetzungsmittel umfassen Rechnermittel, die dazu ausgebildet sind, aus durch die Detektionsmittel erfassten Größen, die Position der unteren Wurzelspitze zu ermitteln, insbesondere abzuschätzen.
- - die Maschine umfasst weiterhin:
- eine Schneideeinheit, zum Schneiden des Wurzelkopfes in einer Schneideebene, wobei die Schneideeinheit eine Schneideklinge und eine Schneidenführung aufweist,
- wobei die Schneidenführung, ein automatisches Einstellmittel der Ebene der Schneideklinge in Abhängigkeit von der Höhe der oberen Wurzelspitze 10 der jeweiligen Wurzel ist,
- wobei die Schneideeinheit gefolgt ist von der Ernteeinheit,
- wobei die Ernteeinheit dazu ausgebildet ist den Boden unter den Wurzeln in einer Erntehöhe (H), insbesondere einer relativen Höhe, unterhalb der Schneideebene der Wurzel zu graben,
- wobei die Maschine ein drittes Detektionsmittel umfasst, dazu ausgebildet die Höhe oberen Wurzelspitze der Wurzel zu erfassen, und
- wobei die Maschine ein Einstellmittel der Erntehöhe (H) der Ernteeinheit in Bezug auf die Schneideebene in Abhängigkeit von dieser Höhe aufweist;
- - das dritte Detektionsmittel ermittelt die Passierdauer der Schneideführung über die obere Spitze, wobei das Einstellmittel erlaubt, die Erntehöhe (H) der Ernteeinheit in Bezug auf die Schneideebene in Abhängigkeit von dieser Höhe und von dieser Passierdauer über die obere Wurzelspitze einzustellen;
- - die Schneideklinge ist auf einem angelenkten Tragarm montiert, der während der Passage der Schneideführung über die Wurzel ausgelenkt wird,
und das dritte Detektionsmittel umfasst einen Winkelsensor, der dazu ausgelegt ist die Auslenkung des Tragarms zu messen.
- - das Einstellmittel der Erntehöhe (H) umfasst einen Zylinder, insbesondere Hydraulikzylinder, der von einer elektronischen Steuereinheit gesteuert wird;
- - eine Vorrichtung aufweisend, die dem Fahrer erlaubt, für jede Reihe eine mittlere Ebene der Ernteeinheit vor ihrer automatischen Einstellung durch das Einstellmittel festzulegen.
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Offenbart ist ebenfalls ein Funktionsverfahren zum Ernten von Wurzeln, die in die Erde gepflanzt sind und in Reihen ausgerichtet sind,
umfassend
- - einen Ernteschritt bei dem der Boden in dem die Wurzeln gepflanzt sind in einer Grabetiefe (GT) gegraben wird um die Wurzeln aus der Erde zu befördern,
- - einen Einstellschritt der Grabetiefe, bei dem die Tiefe in der der Ernteschritt gräbt, um die Wurzeln aus der Erde zu befördern, eingestellt wird,
- - einen Wurzelkörperbestimmungsschritt, bei dem zumindest ein Teil der Rübe der unterirdisch liegt zu ermittelt oder zu erfasst wird,
- - einen Steuerungsschritt bei dem die Grabetiefe, in Abhängigkeit der durch den Wurzelkörperbestimmungsschritt ermittelten oder erfassten Teile/s der Rübe angesteuert wird.
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In vorteilhafter Weise weist das offenbarte Verfahren einen oder mehrere der folgenden Schritte auf:
- - der Wurzelkörperbestimmungsschritt umfasst einen Wurzelspitzenbestimmungsschritt bei dem die Position der unteren Wurzelspitze der Wurzel ermittelt wird,
- - der Steuerungsschritt umfasst eine Ansteuerung des Einstellschritts der Grabetiefe, in Abhängigkeit der bei dem Wurzelspitzenbestimmungsschritt ermittelten Position der unteren Wurzelspitze;
- - der Wurzelspitzenbestimmungsschritt umfasst:
- - einen ersten Detektionsschritt, bei dem mindestens ein überirdischer Teil der Wurzel erfasst wird, insbesondere bei dem die Form und/oder Dimension des überirdischen Teils der Wurzel zu erfasst wird,
- - einen ersten Umsetzungsschritt, bei dem, in Abhängigkeit des von dem ersten Detektionsschritt erfassten überirdischen Teils, insbesondere der erfassten Form und/oder der Dimension des überirdischen Teils der Wurzel, die Position der unteren Wurzelspitze ermittelt wird, insbesondere durch Berechnung, Extrapolation und/oder Abschätzung;
- - wobei der erste Detektionsschritt mechanische Sensoren und/oder optische Sensoren und/oder elektrische Sensoren einsetzt;
- - wobei der erste Umsetzungsschritt einen Rechnerschritt umfasst, bei dem, aus durch den ersten Detektionsschritt erfassten Größen, die Position der unteren Wurzelspitze zu ermittelt, insbesondere abgeschätzt wird;
- - der Wurzelspitzenbestimmungsschritt umfasst:
- - einen zweiten Detektionsschritt, bei dem mindestens ein unterirdischer Teil der Wurzel erfasst wird, insbesondere bei dem die Form und/oder Dimension des unterirdischen Teils der Wurzel erfasst wird,
- - einen zweiten Umsetzungsschritt, bei dem in Abhängigkeit des von dem zweiten Detektionsschritt erfassten unterirdischen Teils der Wurzel, insbesondere der erfassten Form und/oder der Dimension des unterirdischen Teils der Wurzel, die Position der unteren Wurzelspitze ermittelt wird, insbesondere durch direkte Erfassung, durch Berechnung, durch Extrapolation, und/oder durch Abschätzung;
- - der zweite Detektionsschritt optische Sensoren und/oder elektrische Sensoren verwendet, insbesondere wobei der zweite Detektionsschritt kapazitive Sensoren, Röntgensensoren, Ultraschallsensoren, LASER-Sensoren und/oder, RADAR-Sensoren verwendet;
- - wobei der zweite Umsetzungsschritt einen Rechnerschritt umfasst, bei dem, aus durch den Detektionsschritt erfassten Größen, die Position der unteren Wurzelspitze zu ermittelt wird, insbesondere abgeschätzt wird;
- - wobei das Verfahren weiterhin umfasst: einen Schneideschritt, zum Schneiden des Wurzelkopfes in einer Schneideebene, wobei der Schneideschritt eine Schneideklinge und eine Schneidenführung verwendet,
wobei durch die Schneidenführung, ein automatischer Einstellschritt der Ebene der Schneideklinge in Abhängigkeit von der Höhe der oberen Wurzelspitze der jeweiligen Wurzel ausgeführt wird,
wobei der Schneideschritt gefolgt wird vom Ernteschritt,
wobei durch den Ernteschritt der Boden unter den Wurzeln in einer Erntehöhe (H), insbesondere einer relativen Höhe, unterhalb der Schneideebene der Wurzel gegraben wird,
wobei das Verfahren einen dritten Detektionsschritt umfasst, bei dem die Höhe der oberen Wurzelspitze der Wurzel erfasst wird, und
wobei das Verfahren einen Einstellschritt der Erntehöhe des Ernteschritts in Bezug auf die Schneideebene in Abhängigkeit von dieser Höhe aufweist;
- - wobei durch den dritten Detektionsschritt die Passierdauer der Schneideführung über die obere Spitze ermittelt wird, wobei während des Einstellschritts die Erntehöhe (H) des Ernteschritts in Bezug auf die Schneideebene in Abhängigkeit von dieser Höhe und von dieser Passierdauer über die obere Wurzelspitze eingestellt wird.
- - wobei die Schneideklinge auf einem angelenkten Tragarm montiert ist, der während der Passage der Schneideführung über die Wurzel ausgelenkt wird;
und wobei beim dritten Detektionsschritt ein Winkelsensor verwendet wird, mit dem die Auslenkung des Tragarms gemessen wird;
- - der Einstellschritt der Erntehöhe verwendet einen Zylinder, insbesondere Hydraulikzylinder, der von einer elektronischen Steuereinheit gesteuert wird;
- - wobei sie einen Schritt umfasst bei dem der Fahrer, für jede Reihe eine mittlere Ebene des Ernteschritts festlegt vor der automatischen Einstellung durch den Einstellschritt.
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Die obigen Schritte des Verfahrens können jeweils durch die entsprechenden Mittel, Einheiten oder Vorrichtungen der erfindungsgemäßen Maschine durchgeführt werden.
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Im Weiteren umfasst in diesem Dokument der Begriff Wurzel alle Arten von Wurzelfrüchten, die mit diesen Maschinen geerntet werden können, insbesondere Rüben, vorzugsweise Zuckerrüben.
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Die Erfindung wird anhand der folgenden beispielhaften Beschreibung erläutert, die Bezug nimmt auf die anliegenden Zeichnungen, von denen:
- - die 1 eine Längsschnittansicht einer in den Boden gepflanzten Wurzel, die erntereif ist und eines Teils der erfindungsgemäßen Erntemaschine, ist
- - die 2 bis 4 Querschnittansichten von sechs nebeneinanderliegenden Reihen Wurzeln sind, die der Erntebreite einer erfindungsgemäßen Erntemaschine entsprechen,
- - die 5 eine Seitenansicht einer Erntemaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist,
- - die 6 eine transversale Ansicht der Ernteeinheiten dieser Maschine ist, und
- - die 7 die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Erntemaschine in einer Längsschnittansicht von zwei Wurzeln einer Wurzelreihe die von der erfindungsgemäßen Erntemaschine geerntet werden erläutert.
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Die folgenden Darstellungen und Erläuterungen basieren auf einer sechsreihigen Erntemaschine. Die Erfindung gilt gleichermaßen für Erntemaschinen mit weniger oder mehr Reihen. Insbesondere steigt mit der Anzahl der geernteten Reihen der mit der Erfindung verbundene Nutzen. Der Einfluss von Bodenunebenheiten, der Wurzelgröße und - position im Boden sind bei acht, neun oder zwölf Reihen größer als bei sechs. Eine Optimierung der Tiefe des Ernteniveaus jeder Reihe bewirkt demnach einen hohen Nutzen.
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Wenn im Folgenden jeweils ein funktionales Merkmal offenbart ist, so ist damit auch das entsprechende Verfahrensmerkmal explizit mit als offenbart anzusehen.
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Die 1 zeigt schematisch eine im Boden 2 ruhende Wurzel 4, die, wenn sie reif ist, geerntet werden muss. Der Boden 2 weist ein Oberflächenniveau 6 auf.
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Die Wurzel 4 weist einen Wurzelkopf 8, eine obere Wurzelspitze 10, eine untere Wurzelspitze 12 und einen Wurzelkörper 14 auf.
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Die untere Wurzelspitze 12 wird zum Beispiel definiert durch den Abschnitt an dem der Querschnitt der Rübe ein Profil aufweist, das eine kleinste Abmessung von 3mm, oder mindestens 3mm, aufweist. Der Abschnitt der Rübe, der einen noch kleineren Querschnitt aufweist ist unwirtschaftlich.
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Für die Ernte wird zunächst die Oberseite der Wurzel 4 in einer Schneideebene 16, die sich etwas unter der oberen Wurzelspitze 10 befindet, horizontal geschnitten, um die auf dieser Wurzel wachsenden Blätter zu entfernen. Beim Schneiden der oberen Wurzelspitze 10 entsteht eine Schneideebene mit der Breite L, die von der Größe der Wurzel 4 abhängt.
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Die Wurzel 4 definiert eine Ernteebene 20, die die ideale Grabebene des Bodens darstellt, um die Wurzel 4 zu ernten, indem genau unter ihrem Hauptvolumen gegraben wird. Bei einem tieferen Graben würde Energie für die Motorisierung der Erntemaschine verschwendet werden, und es würde zu viel Erde mit den Wurzeln 4 ausgehoben werden, wogegen bei einem nicht ausreichend tiefen Graben die Wurzeln 4 beschädigt würden.
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Man erhält also für jede Wurzel 4 eine Erntehöhe H, die eine relative Höhe zwischen der Schneideebene 16 und der Ernteebene 20 ist. Falls die Höhe der Wurzel 4 vor dem Schneiden erfasst wird, kann die Erntehöhe H auch eine relative Höhe zwischen der oberen Wurzelspitze 12 und der Ernteebene 20 sein. Die Erntehöhe H kann innerhalb derselben Reihe von Wurzeln in Abhängigkeit von zahlreichen Parametern schwanken, zu denen insbesondere die örtliche Qualität des Bodens, der Feuchtigkeitsgehalt, der Längsabstand zwischen zwei Wurzeln, die Sitztiefe dieser Wurzel und der spezielle Ertrag jeder der Wurzeln gehören.
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Man erhält auch für jede Wurzel 4 eine optimale Grabetiefe OGT, welches die Tiefe bzw. der vertikale Abstand der Ernteebene 20 vom Oberflächenniveau 6 ist.
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Die 2, 3 und 4 zeigen verschiedene mögliche Verformungen des Kulturfelds, die sich längs über sechs Wurzelreihen, die gleichzeitig geerntet werden, über das gesamte Feld fortsetzen.
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Die Gerade 22 veranschaulicht die globale Neigung der Erntemaschine, die obere Kurve das Oberflächenniveau 6 des Bodens und die untere Kurve die gewünschte Ernteebene 20, die individuell pro Reihe eingestellt wird, was der Unterkante von Scharen 60 der Ernteeinheit entspricht (siehe weiter unten), die die Erde genau unter jeder Wurzel 4 graben.
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Die 2 zeigt einen Querschnitt des Oberflächenniveaus 6 des Bodens, der bauchig ist, wobei die Ernteebene 20 der Reihen zwei bis fünf höher liegt.
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Die 3 zeigt einen Querschnitt des Oberflächenniveaus 6 des Bodens, der nach rechts abfällt, beispielsweise am Rand eines Feldes, wobei die Erntemaschine geneigt ist. Die Ernteebene 20 der Reihen zwei bis vier muss angehoben werden, die von Reihe sechs gesenkt.
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Die 4 zeigt einen Querschnitt des Oberflächenniveaus 6 des Bodens, umfassend einen Platz 24 zwischen den Reihen zwei und drei, der von einer Maschine zusammengedrückt wurde und eine Senke bildet. Die Ernteebene 20 der Reihen zwei und drei muss abgesenkt werden.
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Die 3 zeigt eine erfindungsgemäße Erntemaschine 30.
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Die Erntemaschine verfügt über eine elektronische Steuereinheit 32, die generell die Signale der verschiedenen Sensoren der Erntemaschine verarbeitet und entsprechend Aktoren der Erntemaschine ansteuert, wie nachstehend beschrieben.
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Die Erntemaschine 30 weist vorne zwei unabhängige Führungsräder 34 auf, die vorgesehen sind, um den Wurzelreihen zu folgen, und die mit dem Rest der Maschine durch Gelenkarme 36 verbunden sind, die über jeweils einen Positionssensor 38 verfügen.
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Die Führungsräder 34 erlauben, die Gerade 22 zu bestimmen, welche die globale Neigung der Erntemaschine 30 darstellen, wobei die individuellen Ernteebenen oder Ernteniveaus jeder Reihe in Bezug zu dieser Geraden bestimmt werden.
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Alternativ weist die Erntemaschine 30 keine Führungsräder 34 auf.
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Danach folgt eine Abblatteinheit 40 oder Schleglereinheit, welche die wesentlichen Teile der Blätter der Wurzeln entfernt.
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Danach folgen sechs Schneideeinheiten 42. Jede Schneideeinheit 42 ist dazu ausgebildet den Kopf der Wurzeln in einer Schneideebene 16, insbesondere horizontal zu schneiden. Die Schneideeinheit 42 verfügt über eine Schneideklinge 46 und eine Schneidenführung 48. Die Schneidenführung 48 ist ein automatisches Einstellmittel der Ebene der Schneideklinge in Abhängigkeit von der Höhe der oberen Wurzelspitze 10 der jeweiligen Wurzel oder der Ebene des jeweiligen Wurzelkopfes. Die Schneidenführung 48 ist zum Beispiel ein Führungskamm.
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Die Schneideeinheiten 42 sind jeweils unabhängig voneinander beweglich.
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Jede Schneideeinheit 42 umfasst einen angelenkten Tragarm, z.B. einen Parallelogrammarm, auf dem die Schneideklinge 46 montiert ist, der während der Passage der Schneideführung über die Wurzel 4 ausgelenkt wird.
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In einem nicht nach oben ausgelenktem Zustand des Tragarms befindet sich die Schneideklinge 46 in einer Ruheposition bzw. in einer vorbestimmten Ruhehöhe RH. Die Erntemaschine 30 umfasst einen Sensor 49, der diese vorbestimmte Höhe über dem Oberflächenniveau 6 misst. Die Ruhehöhe RH liegt im Bereich von einigen mm.
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Die Erntemaschine umfasst ein Detektionsmittel 50, im Folgenden und in den Ansprüchen drittes Detektionsmittel genannt, das dazu ausgebildet die Höhe der oberen Wurzelspitze 10 zu erfassen. Dieses Detektionsmittel 50 umfasst zum Beispiel ein Winkelsensor der die Auslenkung des Tragarms misst und dadurch erlaubt, die relative Höhe der Schneidenführung 48 bei ihrer Passage über die Wurzel 4 und damit die Höhe der oberen Wurzelspitze 10 zu messen. Dieser Winkelsensor erlaubt ebenfalls, die Dauer zu messen, während der die Schneidenführung 48 und die Schneideklinge 46 angehoben sind, was erlaubt, daraus die Breite der Wurzel 2 abzuleiten.
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Das dritte Detektionsmittel 50 ist mit der elektronischen Steuereinheit 32 verbunden und übermittelt die Informationen über die Höhe der Schneideeinheit und Auslenkung des Tragarms an diese elektronische Steuereinheit 32. Damit erhält man im Laufe der Zeit eine Abfolge von Signalen, die, bei Kenntnis der Vorschubgeschwindigkeit der Erntemaschine 30, Informationen über die Breite jeder Wurzel durch Messung, mit dem Detektionsmittel 50, der Dauer der Auslenkung des Tragarms, und eine Information über die oberen Wurzelspitze 10 auf der Basis der Neigung des Tragarms liefern.
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Hinter jeder Schneideeinheit 42 befindet sich eine Ernteeinheit 52, umfassend ein Abtastrad 54, und ein Paar Schare 60, welche die Erde genau unter jeder Wurzel 4 graben, um diese auszuheben und nach hinten zu befördern, wo sie von einem Fördersystem 62 erfasst werden.
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Die Ernteeinheiten 52 haben jeweils eine in Bezug auf einen Rahmen MR der Erntemaschine vorbestimmte mittlere Ebene, die von einem Zylinder 64 in Abhängigkeit von der Position der Abblattvorrichtung 40 eingestellt wird.
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Der Fahrer kann für jede Wurzelreihe in Abhängigkeit vom allgemeinen Zustand des Oberflächenniveaus des Bodens 6 dieser Reihe, wie auf den 2, 3 und 4 gezeigt wird, die mittlere Ebene jeder Ernteeinheit 52 festlegen. Jede Ernteeinheit 52 verfügt weiterhin über einen unabhängigen, individuellen Hydraulikzylinder 66 für die Änderung ihrer Höhe in Bezug auf ihre vorbestimmte mittlere Höhe, der einen Wert hinzufügt oder abzieht, um eine einstellbare relative Höhe REH festzulegen. Die Hydraulikzylinder 66 werden von Hydraulikventilen 68 gesteuert, die wiederum von der elektronischen Steuereinheit 32 gesteuert werden. Alternativ kann der Hydraulikzylinder 66 auch ein anderer Aktor sein. Die Position der Abtasträder wird von einer Verstellung der Schare durch die Hydraulikzylinder 66 nicht beeinflusst.
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In Abhängigkeit von allen erhaltenen Informationen kann die elektronische Steuereinheit 32 schnell reagieren, um die Erntehöhe H präzise einzustellen, um die richtige Ernteebene 20 zu erhalten, die jeder Wurzel 2 angepasst ist, die gerade geschnitten wurde. Alternativ werden die Informationen über eine Mehrzahl an Wurzeln gemittelt und/oder gefiltert und die Erntehöhe H basierend auf den Informationen dieser Mehrzahl an Wurzeln eingestellt.
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Die Ernteeinheit 52 ist dazu ausgebildet, den Boden in dem die Wurzeln gepflanzt sind in einer Grabetiefe GT zu graben um die Wurzeln aus der Erde zu befördern (siehe 1). Im vorliegenden Beispiel ist die Grabetiefe GT die Tiefe der Schare 60 bezüglich des Oberflächenniveaus 6.
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Die Erntemaschine umfasst ebenfalls Einstellmittel der Grabetiefe 70, die dazu ausgebildet sind, die Tiefe in der die Ernteeinheit 52 gräbt, um die Wurzeln aus der Erde zu befördern, einzustellen. Im vorliegenden Beispiel umfassen die Einstellmittel den Hydraulikzylinder 66 sowie die Hydraulikventile 68.
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Die Erntemaschine umfasst weiterhin Wurzelkörperbestimmungsmittel, die in der vorliegenden Ausführungsform Wurzelspitzenbestimmungsmittel 72 umfassen.
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Die Wurzelkörperbestimmungsmittel sind dazu ausgebildet zumindest einen Teil der Rübe der unterirdisch liegt zu ermitteln oder zu erfassen.
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Die Erntemaschine umfasst weiterhin Steuerungsmittel 74, dazu ausgebildet die Einstellmittel der Grabetiefe, in Abhängigkeit der durch die Wurzelkörperbestimmungsmittel ermittelten oder erfassten Teils der Rübe anzusteuern.
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Die Wurzelspitzenbestimmungsmittel 72 sind dazu ausgebildet, die Position der unteren Wurzelspitze 12 der Wurzel 4 zu ermitteln.
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Die Steuerungsmittel 74 sind dazu ausgebildet die Einstellmittel der Grabetiefe 70, in Abhängigkeit der durch die Wurzelspitzenbestimmungsmittel 72 ermittelten Position der unteren Wurzelspitze 12 anzusteuern. Die Erntemaschine ist somit dazu ausgebildet die Grabetiefe GT in Abhängigkeit der Position der Wurzel im Boden, und insbesondere in Abhängigkeit der unteren Wurzelspitze 12, einzustellen und die Grabetiefe GT auf die optimale Grabetiefe OGT einzustellen oder zumindest die Grabetiefe GT der optimalen Grabetiefe OGT anzunähern.
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Die Steuerungsmittel 74 umfassen im vorliegenden Beispiel die elektronische Steuereinheit 32.
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Die Wurzelspitzenbestimmungsmittel 72 umfassen erste Detektionsmittel 76, dazu ausgebildet um mindestens einen überirdischen Teil der Wurzel zu erfassen, insbesondere um die Form und/oder Dimension des überirdischen Teils der Wurzel zu erfassen.
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Die Wurzelspitzenbestimmungsmittel 72 umfassen erste Umsetzungsmittel 78, dazu ausgebildet, in Abhängigkeit des von den ersten Detektionsmittels 76 erfassten überirdischen Teils, insbesondere der erfassten Form und/oder der Dimension des überirdischen Teils der Wurzel, die Position oder die Tiefe der unteren Wurzelspitze 12 unter dem Oberflächenniveau 6 zu ermitteln.
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Die ersten Detektionsmittel 76 können eines oder mehrere aus der Gruppe bestehend aus mechanische Sensoren, optische Sensoren und elektrische Sensoren umfassen. Die ersten Detektionsmittel 76 können beispielsweise LIDAR-, RADAR-, LASER -und oder Kamerasensoren, wie z.B. CCD-Sensoren, umfassen. Die ersten Detektionsmittel 76 liefern Informationen über die Dimension/ die Form des überirdischen Teils der Wurzel und leiten diese Informationen an die ersten Umsetzungsmittel 78 weiter.
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Die ersten Umsetzungsmittel 78 sind dazu ausgebildet, basierend auf den Informationen der ersten Detektionsmittel 76, durch Berechnung und/oder Extrapolation und/oder Abschätzung, mittels entsprechender Algorithmen die Position oder die Tiefe der unteren Wurzelspitze zu ermitteln. Es wird zum Beispiel aus der Krümmung der Silhouette des überirdischen Teils der Wurzel eine komplette Wurzelform generiert.
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Die ersten Umsetzungsmittel 78 umfassen allgemein Rechnermittel, die dazu ausgebildet sind, aus durch den ersten Detektionsmitteln 76 erfassten Größen oder Informationen, die Position der unteren Wurzelspitze zu ermitteln, insbesondere abzuschätzen. Die ersten Umsetzungsmittel 78 und / oder deren Rechnermittel können dabei einen Teil der elektronischen Steuereinheit 32 umfassen.
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Die Wurzelspitzenbestimmungsmittel 72 umfassen zweite Detektionsmittel 80, dazu ausgebildet um mindestens einen unterirdischen Teil der Wurzel zu erfassen. Die zweiten Detektionsmittel sind insbesondere dazu ausgebildet um die Form und/oder Dimension des unterirdischen Teils der Wurzel zu erfassen.
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Die zweiten Detektionsmittel 80 liefern Informationen über die Dimension/die Form des unterirdischen Teils der Wurzel und leiten diese Informationen an die zweiten Umsetzungsmittel 82 weiter.
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Die Wurzelspitzenbestimmungsmittel 72 umfassen zweite Umsetzungsmittel 82, dazu ausgebildet in Abhängigkeit des von den zweiten Detektionsmitteln 80 erfassten unterirdischen Teils der Wurzel, insbesondere der erfassten Form und/oder der Dimension des unterirdischen Teils der Wurzel, die Position oder die Tiefe der unteren Wurzelspitze 12 unter dem Oberflächenniveau 6 zu ermitteln.
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Die zweiten Detektionsmittel 80 können eines oder mehrere aus der Gruppe bestehend aus optische Sensoren und elektrische Sensoren umfassen. Die zweiten Detektionsmittel 80 können beispielsweise LIDAR-, RADAR-, LASER, kapazitive, Röntgen- Ultraschall- oder andere Sensoren umfassen.
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Die zweiten Detektionsmittel 80 können dazu ausgebildet sein, die Form des unterirdischen Teils der Wurzel und/oder die unteren Wurzelspitze 12 direkt zu erfassen.
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Alternativ oder komplementär dazu sind die zweiten Umsetzungsmittel 82 dazu ausgebildet, basierend auf den Informationen der zweiten Detektionsmittel 80, durch Berechnung und/oder Extrapolation und/oder Abschätzung, mittels entsprechender Algorithmen die Position oder die Tiefe der unteren Wurzelspitze 12 zu ermitteln. Falls die Sensoren der zweiten Detektionsmittel 80 nur einen Teil der Wurzel nahe der Bodenoberfläche erfassen, aber nicht den kompletten Teil der Wurzel unter der Bodenoberfläche, kann aus dem erfassten unterirdischen Teil der Wurzel eine komplette Wurzelform generiert werden. Hierbei wird z.B. die erfasste Form einem Kegelstumpf angenähert und aus dem Kegelstumpf der gesamte Kegel generiert und ein Bereich nahe der Kegelspitze als Wurzelspitze angenommen.
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Die zweiten Umsetzungsmittel 82 umfassen allgemein Rechnermittel, die dazu ausgebildet sind, aus durch den zweiten Detektionsmitteln 80 erfassten Größen oder Informationen, die Position der unteren Wurzelspitze 12 zu ermitteln, insbesondere abzuschätzen. Die zweiten Umsetzungsmittel 82 und / oder deren Rechnermittel können dabei einen Teil der elektronischen Steuereinheit 32 umfassen.
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Die Erntemaschine umfasst weiterhin Oberflächendetektormittel 84, die dazu ausgebildet sind, das Oberflächenniveau 6 zu detektieren. Die Erntemaschine ist dazu ausgebildet, die Grabetiefe GT basierend auf den Informationen der Oberflächendetektormittel 84 einzustellen. Dazu sind die Oberflächendetektormittel 84 mit der elektronischen Steuereinheit 32 verbunden. Die Oberflächendetektormittel 84 sind z.B. ein Abstandssensor oder ein Positionssensor der die Position des Abtastrads 54 erfasst.
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Die elektronische Rechnereinheit 32, bzw die Rechnermittel umfassen ebenfalls ein Steuermodul 90, mit dem die ersten Umsetzungsmittel 78, die zweiten Umsetzungsmittel 82 und ggf. die Oberflächendetektormittel 84 verbunden sind. Die ersten Umsetzungsmittel 78, die zweiten Umsetzungsmittel 82 und ggf. die Oberflächendetektormittel 84 sind dazu ausgebildet Informationen an das Steuermodul 90 zu senden. Das Steuermodul 90 ist mit den Hydraulikventilen 68, bzw. allgemein mit den Steuerungsmitteln verbunden und dazu ausgebildet, diese basierend auf den verarbeiteten Informationen anzusteuern.
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Alternativ, weist die Erntemaschine nur das erste Detektionsmittel 76 und das erste Umsetzungsmittel 78 auf, aber keine zweites Detektionsmittel 80 und kein zweites Umsetzungsmittel 82. Ebenfalls alternativ weist die Erntemaschine nur das zweite Detektionsmittel 80 und das zweite Umsetzungsmittel 82 auf, aber kein erstes Detektionsmittel 76 und kein erste Umsetzungsmittel 78 auf. Diese beiden Alternative sind also nur dazu ausgebildet jeweils nur den überirdischen Teil bzw. den unterirdischen Teil der Wurzel zu detektieren, basierend darauf die untere Wurzelspitze zu ermitteln und basierend auf deren Position die Grabetiefe GT einzustellen.
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In einer Variante kann das dritte Detektionsmittel 50 ein anderes Messmittel anstatt einen Winkelsensor aufweisen, wie z.B. einen Druck- oder Kraftsensor, einen physikalischen Fühler, einen Scanner in mehreren Dimensionen oder eine dreidimensionale Kamera aufweisen. Alternativ kann das dritte Detektionsmittel 50 auch Sensoren der ersten Detektionsmittel umfassen oder durch einen Teil der ersten Detektionsmittel gebildet werden.
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In einer Variante kann die Einstellung der Erntehöhe H, bzw. der relativen Höhe der Ernteeinheit 52 in Bezug auf die Schneideebene 16 von der Höhe der oberen Wurzelspitze 10 abhängen, die von dem dritten Detektionsmittel 50 ermittelt wird, aber nicht von der Breite des Wurzelkopfes. In dieser Variante wird die Erntehöhe H in Abhängigkeit von der Höhe der oberen Spitze 4 über dem Bodenniveau 6 eingestellt, so als ob die Breite der Wurzel konstant wäre.
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Aus 7 geht die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Erntemaschine hervor.
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7 zeigt zwei Wurzeln einer Wurzelreihe, die erntereif sind. Eine erste Wurzel, links im Bild, ist relativ tief im Boden gewachsen und die Wurzelspitze 12 ist relativ weit vom Oberflächenniveau 6 entfernt. Eine zweite Wurzel, rechts im Bild, ist vorwiegend außerhalb des Bodens gewachsen und die Wurzelspitze ist nah am Oberflächenniveau.
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Angenommen, die Erntemaschine 30 erntet die Wurzeln in der Reihenfolge von links nach rechts, so wird zuerst durch die Wurzelspitzenbestimmungsmittel 72 die untere Wurzelspitze der linken Wurzel bestimmt. Anschließend wird basierend auf der so bestimmten Position oder Tiefe der Wurzelspitze 12, die Grabetiefe GT der Ernteeinheit 52 auf ein erstes, relativ tiefes, Niveau GT1 eingestellt und die linke Wurzel geerntet.
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Danach wird durch die Wurzelspitzenbestimmungsmittel 72 die untere Wurzelspitze 12 der rechten Wurzel bestimmt. Anschließend wird basierend auf der so bestimmten Position oder Tiefe der Wurzelspitze 12, die Grabetiefe GT der Ernteeinheit 52 auf ein zweites, relativ hohes, Niveau GT2 eingestellt und die rechte Wurzel geerntet.
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Dadurch, dass die Grabetiefe der Ernteeinheit 30 basierend auf der Position oder der Tiefe der unteren Wurzelspitze 12 eingestellt wird, wird eine optimale Grabetiefe für jede Wurzel erhalten und die Erntemaschine arbeitet sehr effizient.
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Insoweit auch noch die obere Wurzelspitze und/oder andere Daten über die Form des Wurzelkörpers erfasst und verarbeitet werden kann die Grabetiefe noch genauer eingestellt werden.
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Gemäß einer Variante erlaubt der Winkelsensor vorzugsweise die Messung der maximalen Höhen, die der Höhe der oberen Wurzelspitze 10 entsprechen, und der minimalen Höhen oder der Ruhehöhe RH, die der Höhe ohne Wurzeln entsprechen, wobei die elektronische Steuereinheit 32 einen Filter umfasst, der erlaubt, eine Verlagerung der Ernteeinheit 52 in Abhängigkeit von einer gefilterten mittleren Höhe der Spitzen 4 der Wurzeln zu glätten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1772050 B1 [0003]
- EP 3119182 [0006]
