DE2654141A1

DE2654141A1 - Self propelled sugar cane harvester - has automatic setting of cutter height by means of light or ultrasonic sensing system

Info

Publication number: DE2654141A1
Application number: DE19762654141
Authority: DE
Inventors: Alois Baumeister; Hans Dipl Ing Dr Coenenberg; Horst Ziems
Original assignee: Claas Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Claas Maschinenfabrik GmbH
Priority date: 1976-11-30
Filing date: 1976-11-30
Publication date: 1978-06-01

Abstract

The sugar cane harvester has adjustable topping and cutting blades. The field surface is probed without contact, the signals being evaluated and used to provide automatic blade adjustment. To effect this, a transmitter (2) on the harvesting machine sends out pulses directed at the cut stubble (5) or the ground (4). A receiver picks up the reflected pulses and a comparator evaluates the pulse echo time. The comparator results are used to effect the height adjustment through regulators and magnetic valves which operate the hydraulic height setting mechanisms (6).

Description

Selbstfahrende ErntemaschineSelf-propelled harvester

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einstellen der Schnitthöhe der unteren das Zuckerrohr vom Boden abtrennenden Bodenmesser und/oder der oberen die Köpfe des Zuckerrohrs vom Rohr abtrennenden Toppermesser von selbstfahrenden Zuckerrohrerntemaschinen.The invention relates to a method and a device for setting the cutting height of the lower floor knife separating the sugar cane from the ground and / or the upper topper knife of self-propelled cane separating the heads of the sugar cane from the cane Sugar cane harvesters.

In der Praxis wird bei den heute im Einsatz befindlichen Zuckerrohrerntemaschinen das Zuckerrohr kurz über dem Boden mit Bodenmessern abgeschnitten. Man ist dabei bemüht, die Stoppelhöhe stets so kurz zu halten, wie dies eben nur möglich ist, um optimale Erträge erzielen zu können. Da der Ackerboden aber stets uneben ist, muß der Fahrer der Zuckerrohrerntemaschine die Höhenlage der unteren Bodenmesser manuell nachregeln, um in etwa eine gleichmäßige Stoppelhöhe zu erzielen. Gleichzeitig ist es aber auch nötig, die Köpfe der einzelnen Zuckerrohrenden vom Stengel abzutrennen, weil diese Köpfe zur Weiterverarbeitung nicht geeignet sind. Dies geschieht ebenfalls mit rotierenden Topper-Messern, die in der Höhe ebenso wie die unteren Bodenmesser einstellbar sind, um auch hier nicht mehr als unbedingt nötig abzuschneiden. Die Höheneinstellung auch dieser oberen Topper-Messer geschieht manuell. Da der Fahrer außer der Höheneinstellung der beiden Messer die gesamte Maschine bedienen muß, wird deutlich, daß der Fahrer einer Zuckerrohrerntemaschine kaum in der Lage ist, die Höhenlage sowohl der unteren Bodenmesser als auch der oberen Toppermesser stets optimal einzuhalten, so daß ständig entweder mit Verlust gefahren wird oder aber Kopfteile an dem Rohr verbleiben, was sich bei der Weiterverarbeitung des Zuckerrohrs sehr ungünstig auswirkt.In practice, the sugar cane harvesters in use today Cut the sugar cane just above the ground with floor knives. One is there tries to keep the stubble height as short as possible, in order to be able to achieve optimal yields. Since the soil is always uneven, the driver of the sugar cane harvester must determine the height of the lower ground knife Readjust manually in order to achieve a roughly even stubble height. Simultaneously but it is also necessary to separate the heads of the individual sugar cane ends from the stalk, because these heads are not suitable for further processing. This also happens with rotating topper knives, the same in height as the lower floor knives are adjustable so as not to cut off more than is absolutely necessary. the The height adjustment of this upper topper knife is also done manually. Because the driver must operate the entire machine in addition to adjusting the height of the two knives, it becomes clear that the driver of a sugar cane harvester is hardly able the altitude of both the lower floor knives and the upper topper knives to be adhered to optimally, so that either driving is always at a loss or else Head parts remain on the cane, which is what happens when the sugar cane is further processed has a very unfavorable effect.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, ein Verfahren und eine Erntemaschine der eingangs naher bezeichneten Art zu schaffen, die eine selbstständige Höheneinstellung sowohl der unteren als auch der oberen Messer gestattet.The present invention is therefore based on the problem of a method and to create a harvesting machine of the type specified in the introduction, the one Independent height adjustment of both the lower and the upper knives is permitted.

Das wird dadurch erreicht, daß das auf dem Feld stehende Zuckerrohr berührungslos abgetastet, die erhaltenen Signale ausgewertet und die ausgewerteten Signale zwecks selbsttätiger Höheneinstellung der Messer verwendet werden. Zwecks Ausübung dieses Veddhrens ist mit der Zuckerrohrerntemaschine ein auf die geschnittenen Steppeln bzw. auf den Boden gerichteter Impulse ausstrahlender Sender, ein die von den Stoppeln bzw. vom Boden refiektierten Impulse aufnehmender Empfänger sowie ein die Impulslaufzeit ermittelnder Vergleicher angeordnet. Die von dem Vergleicher ermittelnden Werte wirken durch an sich bekannte Mittel wie Regler und Magnetventil auf die Höhenverstellzylinder für die Messer ein.This is achieved by the fact that the sugar cane standing in the field Scanned without contact, the received signals evaluated and the evaluated ones Signals are used for the purpose of automatic height adjustment of the knife. For the purpose of Carrying out this vedging is done with the sugar cane harvester Stepping or on the ground directed impulses emitting transmitter, one of the the stubble or the ground-reflected impulses receiving receivers as well as a the comparator determining the pulse propagation time is arranged. The one from the comparator Determined values act by means known per se, such as regulators and solenoid valves on the height adjustment cylinder for the knives.

Eine andere Möglichkeit, die unteren Bodenmesser in ihrer Höhe einzustellen besteht darin, daß mit der Zuckerrohrerntemaschine ein Scheinwerfer mit Richtung auf die geschnittenen Stoppeln verbunden ist, dem ein die reflektierten Strahlen aufnehmender Fotozellenraster zugeordnet ist, wobei die während der Arbeit der Erntemaschine vertikale Erstreckung des Rasterbildes im Fotozellenraster ein Maß für die Höheneinstellung der unteren Messer durch an sich bekannte Mittel bildet. Zwecks Einstellung der Topper-Messer ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung mit der Erntemaschine ein auf den Topperbereich gerichtetes Ultraschall-Senderpaar befestigt, wobei die reflektierten Impulse von je einen Empfänger aufgenommen werden und wobei dem Empfänger ein die Laufzeit der Impulse, die auf den Kopfbereich und ein die Laufzeit der Impulse, die auf das harte Zuckerrohr gerichtet sind, bestimmendes Steuergerät zugeordnet ist, wobei der Vergleich der jeweiligen Refaaktionsanteile ein Maß für die Höheneinstellung der oberen Toppermesser sind.Another way to adjust the height of the lower floor knives is that with the sugar cane harvester a headlight with direction connected to the cut stubble, to which one the reflected rays receiving photocell grid is assigned, while the work of the harvesting machine vertical extension of the grid image in the photocell grid is a measure for the height adjustment the lower knife forms by means known per se. For the purpose of setting the According to a further feature of the invention, the topper knife is associated with the harvesting machine a pair of ultrasonic transmitters aimed at the topper area, with the reflected pulses are picked up by a receiver and the receiver a is the running time of the impulses that hit the head area and a is the running time of the impulses, which are aimed at the hard sugar cane, assigned the determining control unit where the comparison of the respective refraction components is a measure of the height setting of the top topper knives.

Alternativ hierzu kann den oberen Topper-Messern ein Scheinwerfer sowie einoptischer Tastkopf zugeordnet sein, wobei letzterer durch Farbfilterung den gelben nutzbaren Stengelbereich erfaßt und-wobei die so erhaltenen Signale durch an sich bekannte Mittel auf die Höheneinstellzylinder für die Topper-Messer einwirken.Alternatively, the top topper knives can be fitted with a headlight as well as an optical probe head, the latter by color filtering recorded the yellow usable stem area and-the so obtained Signals by means known per se to the height adjustment cylinder for the topper knife act.

Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles und einer einzigen dieses schematisch darstellenden Figur näher erläutert werden.In the following, the invention will be based on an exemplary embodiment and a single figure that shows this schematically will be explained in more detail.

Zur Einstellung des Bodenmessers 1 wird ein Ultraschall-Sender 2 vorgesehen, ferner ein ebenfalls auf den Boden weisender Empfänger 3 wobei der Sender 2 in an sich bekannter Weise kurze Impulse in periodischer Folge abgibt und der Empfänger 3 die Reflektion der Pulse -vom Boden 4 aufnimmt, wobei ferner in einem nicht dargestellten Vergleicher die Laufzeit der Impulse bestimmt wird.To adjust the floor knife 1, an ultrasonic transmitter 2 is provided, furthermore a receiver 3 also pointing to the ground, the transmitter 2 in on is known to emit short pulses in a periodic sequence and the receiver 3 picks up the reflection of the pulses from the floor 4, and also in a not shown Comparator the running time of the pulses is determined.

Durch Bestimmen der Pulslaufzeit-Hüllkurve - ebenfalls mit an sich bekannten Mitteln - ergibt sich als Maß für die momentane Schnitthöhe der Abstand Sender 2 - Boden. Hierbei kann der Sender 2 schräg nach vorn unten gerichtet sein, so daß er den Boden 4 fast noch unterhalb der rotierenden Messer 1 abtastet.By determining the pulse transit time envelope - also with itself known means - results as a measure of the current cutting height of the distance Transmitter 2 - ground. Here, the transmitter 2 can be directed obliquely forward and downward, so that it scans the floor 4 almost below the rotating knife 1.

Die Signalverarbeitung und Schneidwerkshöhenverstellung erfolgen in an sich bekannter Weise mittels Regler, Magnetventil und Schneidwerkshubzylinder 6. Statt auf den Boden 4 kann der Sender 2 natürlich auch auf die Stoppeln 5 gerichtet sein.The signal processing and height adjustment of the cutting unit take place in in a known manner by means of a controller, solenoid valve and cutting unit lift cylinder 6. Instead of the ground 4, the transmitter 2 can of course also be directed at the stubble 5 be.

Außer der hier dargestellten Art und Weise der Bodenmessereinstellung lassen sich diese auch durch ein optisches Stoppelhöhen-Zeßverfahren einstellen. Zurberührungsfreien Bestimmung der effektiven Stoppelhöhe sind dann ein Scheinwerfer und ein optisches Abbildungssystem an der Erntemaschine angeordnet, wobei die unter die rotierenden Schneidmesser 1 von hinten durch deren Anstrahlen in einem relativ schmalen Bereich sichtbar werdenden Stoppelteil auf ein Fotozellenraster abgebildet werden, daß-eine Auflösung in z.B. etwa 100 Bildpunkte bei 7 - 10 Zeilen hat. Beim Fahren mit normaler Arbeitsgeschwindigkeit ergibt sich durch das Bewegen der angestrahlten Stoppelteile auf dem Abbildungsraster ein sogenanntes Flimmern, wobei die vertikale Erstreckung des Flimmerbereichs ein Maß für die Stoppelhöhe ist und in den beteiligten Fotodioden bzw. - Transistoren sehr lebhafte Spannungsschwankungen auslöSt, während ober- und unterhalb nur viel schwächere Änderungen eintreten. Durch an sich bekannte meß- und regeltechnische Verarbeitung dieser Puls- und Wechselspannungen ist hierdurch eine Regelung auf hinreichend konstante Stoppelhöhe erzielbar. Es hat sich in der Praxis herausgestellt, daß es vorteilhaft ist, wenn der Scheinwerferlichtstrahl sowie der Strahlengang des Aufnehmers unter einem gewissen Winkel zueinander stehen, z.B. der Scheinwerfer von hinten links zur Mitte nach vorn strahlen und so die Stoppelhöhe dort deutlicher als davor und dahinter erkennen lassen, während der Aufnehmer auf den bestrahlten mittleren Bereich ausgerichtet und rechts hinter diesem angeordnet ist.Except for the way of setting the floor knife shown here these can also be set using an optical stubble height measuring process. A spotlight is then used to determine the effective stubble height without contact and an optical imaging system arranged on the harvesting machine, the under the rotating cutting knife 1 from behind by illuminating them in a relative The stubble that becomes visible in the narrow area is mapped onto a photocell grid be that-a resolution has e.g. about 100 pixels with 7-10 lines. At the Driving at normal working speed results from moving the illuminated Stubble on the imaging grid a so-called flicker, whereby the vertical Extension of the flicker area a measure of the stubble height is and very lively voltage fluctuations in the photodiodes or transistors involved trigger, while above and below only much weaker changes occur. By known measurement and control processing of these pulse and alternating voltages a regulation to a sufficiently constant stubble height can be achieved in this way. It has been found in practice that it is advantageous if the headlight beam as well as the beam path of the transducer are at a certain angle to each other, E.g. the headlights shine from the rear left to the center forwards and thus the stubble height there more clearly than in front of and behind it, while the sensor is on aligned with the irradiated central area and arranged to the right behind this is.

Zur Einstellung der Toppermesser 9 ist ein aus Ultraschall-Sender und- Empfänger 7 bestehender Meßkopf vorgesehen, der etwas seitlich unterhalb des Topper-Rahmens 8 angeordnet und auf die Mitte der zu schneidenden Partie gerichtet ist. Hierbei werden pulsförmige Sendersignale verwendet und die Laufzeit des reflektierten Signalanteils bestimmt. Nur der Signalanteil wird gewertet, der von Zuckerrohrteilen dicht vor dem Topper 9 stammt. Aus den Merkmalen des Zuckerrohrs wird hierbei genutzt, daß die reifen Stengelteile 10 eine relativ harte und für die Reflektion von Ultraschall ausreichende Oberfläche haben, während die Spitzen der Blätter 11 den auftreffenden Ultraschall-Anteil schlucken. Mittels an sich bekannter regeltechnischer Maßnahmen ist es nun erreichbar, daß der Topper stets so hoch geführt wird, daß eben der Reflektionsanteil des abgestrahlten Ultraschallanteils gegen den vor den ganz reifen Stengelteilen 10 abnimmt. Die mehr oder minder stark wechselnde Bestandsdichte ist hierbei durch regeltechnisch übliche Mittel (Integration und Dämpfung) kompensierbar.An ultrasonic transmitter is used to set the topper knife 9 and- Receiver 7 existing measuring head provided, which is slightly laterally below the Topper frame 8 arranged and directed towards the center of the section to be cut is. Here, pulse-shaped transmitter signals are used and the transit time of the reflected Signal component determined. Only the signal component is evaluated, that of sugar cane parts comes just before the topper 9. From the characteristics of the sugar cane is used here, that the mature stalk parts 10 are relatively hard and suitable for the reflection of ultrasound have sufficient surface, while the tips of the leaves 11 the impinging Swallow the ultrasound portion. By means of regulatory measures known per se it is now achievable that the topper is always raised so high that the reflection component of the radiated ultrasound part against the part in front of the fully ripe stalk parts 10 decreases. The more or less strongly changing population density is through this Control technology common means (integration and damping) can be compensated.

Nicht dargestellt,- aber ebenfalls zur berührungsfreien Abtastung der Ubergangszone zwischen reifem (gelben) Stengelanteil und noch grünen Spitzen und Blättern kann es andererseits auch vorgesehen sein, mit optischen Mitteln den oberen Stengelbereich anzuvisieren, z.B. mit Scheinwerfer-Lichtstrahl auf den interessierenden Stengelbereich sowie einen optischen Tastkopf, der in einer einfachsten Ausführung vermutlich nur eine Farbfilterung benötigt, mittels derer im angestrahlten Suchbereich die nutzbare gibe Stengelhöhe erfaßt wird. Sofern die Stengel- und Blatteile sich weniger scharf voneinander abheben, kann es vorteilhaft sein, ein optisches Abbildungsverfahren ähnlich zu verwenden, wie dies bei der Einstellung der Bodenmesser beschrieben ist, bei welchem ein Fotozellenraster vorgesehen ist. Wird mittels Farbanteilfilterung der gelbe Stengelanteil auf dieses Reihen- und Zeilenfeld abgebildet, während die grünen Kopf- und Blatteile sich nur als "Schatten" äußern, so ergibt sich beim Ernten eines Bestandes in Folge des ständig neuen Auftauchens neuer Stengel für deren gelbe Teile ein sogenanntes Flimmerbild, oberhalb dessen ein weniger flimmerndes Schattenbild. Nun kann wieder mit an sich bekannten Mitteln der Signalverarbeitung und Regelung das Toppermesser so geführt werden, daß es stets gerade in der Übergangszone zwischen Stengel- und Kopfteil des Zuckerrohrs arbeitet.Not shown, but also for contact-free scanning the transition zone between the ripe (yellow) stem part and the still green On the other hand, points and leaves can also be provided by optical means aiming at the upper stem area, e.g. with a headlight beam on the stalk area of interest as well as an optical probe head, which in a simplest Execution probably only requires color filtering, by means of which in the illuminated Search area the usable stalk height is recorded. Provided the stem and leaf parts stand out less sharply from one another, it can be advantageous to use an optical Use mapping method similar to that used for setting the floor knife is described, in which a photocell grid is provided. Is done by means of color component filtering the yellow stalk portion is shown on this row and row field, while the Green head and leaf parts only express themselves as "shadows", this is the result of harvesting of a stock as a result of the constant emergence of new stems for their yellow ones Share a so-called flicker image, above which a less flickering shadow image. Now it is possible again with known means of signal processing and regulation the topper knife are guided so that it is always straight in the transition zone between The stem and head of the sugar cane works.

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Claims

P a t e n t a n 5 p r ü c h e 0 Procedure for adjusting the cutting height the lower knife separating the cane from the ground and / or the upper die Topper knives of self-propelled sugar cane harvesters that cut the heads of the cane from the cane, d u r c h e k e n n z e 1 c h n e t that the sugar cane standing out of the field Scanned without contact, the received signals evaluated and the evaluated ones Signals are used for the purpose of automatic height adjustment of the knife.

2. Apparatus for performing the method according to claim 1, d a d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that with the sugar cane harvester one on the cut stubble (5) or the soil (4) directed impulses emitting Transmitter (2), one of the impulses reflected from the stamps or from the ground receiver (3) and a comparator determining the pulse transit time is arranged.

3. Apparatus according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z -e i c It does not mean that the values determined by the comparator are made by means known per se like regulator and solenoid valve on the height adjustment means (cylinder 6) for the knives (1) act.

4. Apparatus for performing the method according to claim 1, d a d u r 0 h e k e n n n n z e i c h n e t that with the sugar cane harvester a headlight associated with the direction of the cut stubble, the one the reflected Beams receiving photocell grid is assigned, and that during the work the harvesting machine vertical extension of the raster image in the photocell grid Measure for the height adjustment of the lower knife (1) by means known per se forms.

5. Apparatus for performing the method according to claim 1, d a d u r c h e k e n n n n e i n e t that with the harvesting machine one on the topper area directional ultrasound transmitter (7) is attached, the reflected pulses are recorded by a receiver (7) and that the receiver (7) a the transit time of the impulses that hit the head area and the transit time of the impulses that hit the hard cane are directed, determining control device is assigned, wherein the comparison of the respective reflection components is a measure of the height adjustment the top topper knives (9).

6. Apparatus for performing the method according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the upper topper knives (9) have a headlight and an optical probe head are assigned, the latter by color filtering the yellow usable stem area detected and that the signals thus obtained through known means on the height adjustment cylinder (12) of the topper knife (9) act.