ES2704408T3 - Sistema de calibración automática para controlador de altura de cabezal con realimentación para operario - Google Patents

Abstract

Un método de calibración de un controlador de altura de cabezal (100), comprendiendo el controlador de altura de cabezal circuitería de procesamiento que puede recibir señales de salida procedentes de una pluralidad de sensores de altura (16) montados en un cabezal (12), siendo las señales de salida de magnitud variable con respecto a cambios de altura del cabezal (12) con respecto a una superficie (14), siendo el controlador de altura de cabezal sensible a las señales de salida procedentes de la pluralidad de sensores de altura (16), comprendiendo el método las etapas de: mover el cabezal (12) a través de un rango de movimiento con respecto a una superficie (14) caracterizado por: a medida que el cabezal (12) se mueve a través del rango de movimiento, recibir y almacenar a intervalos de toma de muestras predeterminados las magnitudes de señal de salida para cada uno de la pluralidad de sensores de altura (16); definir una magnitud de punto de referencia C ("SPCM") para cada uno de la pluralidad de sensores de altura (16), en el que la SPCM es la magnitud de la señal de salida en la que se detecta un último cambio apreciable de las magnitudes de señal de salida entre intervalos de toma de muestras secuenciales a medida que el cabezal (12) se mueve hacia un punto más inferior del rango de movimiento; definir una magnitud de punto de referencia A ("SPAM") para cada uno de la pluralidad de sensores de altura (16), en el que la SPAM es la magnitud de la señal de salida a una elevación predeterminada en el rango de movimiento del cabezal (12) por encima de la elevación correspondiente a la SPCM.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema de calibración automática para controlador de altura de cabezal con realimentación para operario Antecedentes

Los cabezales de cosechadora combinada modernos, ya sean de maíz, grano pequeño u otros cultivos, pueden superar los 40 pies de anchura. Con estos cabezales masivos montados en cosechadoras combinadas que pesan más de 30 toneladas, que se desplazan a entre cinco y diez millas por hora durante operaciones de cosecha, se ha vuelto esencial usar sensores de altura de cabezal y sistemas de control de cabezal que se calibran de manera apropiada con el fin de evitar que los cabezales se introduzcan de manera inadvertida en el terreno al encontrarse cambios de elevación del terreno, lo cual puede dar como resultado retrasos y decenas de miles de dólares en costes de reparación. Los sensores de altura de cabezal y la calibración apropiada del sistema de control de cabezal son incluso más críticos en condiciones de cosecha difíciles, tales como cuando se cosecha “cultivo caído”, cuando es necesario desplazar el cabezal cerca del suelo.

La patente estadounidense n.° 7.647.753 (“la patente '753”) concedida a Headsight, Inc., se refiere a un sistema y a un método para mejorar la sensibilidad de sistemas de control de altura de cabezal. La patente '753 describe un sensor de altura dispuesto con respecto al cabezal para generar una señal de magnitud variable con respecto a cambios de distancia entre un punto preestablecido en el cabezal y el suelo. Se determina la magnitud de la señal generada cuando el cabezal está en un punto de referencia predefinido. Para magnitudes de señal generadas que indican que el cabezal está por debajo del punto de referencia, las magnitudes de señal se modifican de manera operativa aplicando un “valor de ganancia”. Para magnitudes de señal generadas que indican que el cabezal está por encima del punto de referencia, las magnitudes de señal pueden modificarse aplicando un valor de ganancia diferente. La aplicación de un valor de ganancia o valores de ganancia diferentes dependiendo de la altura del cabezal por encima o por debajo del punto de referencia mejora la sensibilidad del sistema de control de altura de cabezal a cambios en el terreno.

Aunque la realización comercial de la patente '753 (comercializada con la marca Foresight® por Headsight, Inc., 3529 Fir Road, Bremen, IN 46506) ha gozado de un enorme éxito comercial, se ha encontrado que algunos operarios no están dedicando el tiempo para calibrar de manera apropiada sus sistemas de control de cabezal o los operarios no están determinando de manera apropiada los “valores de ganancia” que van a aplicarse a las diferentes alturas de cabezal, afectando así de manera adversa a la sensibilidad de los sistemas de control de cabezal a cambios en el terreno.

Por consiguiente, existe una necesidad de un sistema que calibre de manera automática y precisa sistemas de control de cabezal para eliminar la necesidad de que un operario calibre manualmente el sistema de control de cabezal y para evitar errores de operario. Además, existe una necesidad de un sistema que proporcione realimentación al operario para garantizar la calidad de la calibración y ayudar al operario a identificar posibles problemas con sensores o configuración de cabezal que puedan provocar errores de calibración o calibraciones imprecisas.

Descripción de los dibujos

La figura 1 ilustra una combinada convencional con un cabezal para maíz montado en la misma y que muestra un sensor de altura en forma de un brazo de detección de altura montado cerca de una punta de morro de uno de los morros de separador de cultivo.

La figura 2 ilustra una combinada convencional con un cabezal para grano montado en la misma y que muestra un sensor de altura en forma de un brazo de detección de altura montado cerca del extremo delantero del cabezal para grano.

La figura 3 es una vista en perspectiva de un cabezal para maíz típico.

La figura 4 es una vista en alzado lateral del cabezal para maíz de las figuras 1 y 3 mostrado en el punto de referencia A.

La figura 5 es una vista en alzado lateral del cabezal para maíz de la figura 4 que ilustra un movimiento de pivotado adicional del brazo de detección de altura a medida que se baja adicionalmente el cabezal hacia el suelo hasta el punto de referencia B.

La figura 6 es una vista en alzado lateral del cabezal para maíz de la figura 5 que ilustra un movimiento de pivotado adicional del brazo de detección de altura a medida que se baja adicionalmente el cabezal hacia el suelo hasta el punto de referencia C y que ilustra el movimiento de pivotado de los morros de separador de cultivo después de que las puntas de morro entren en contacto con el suelo.

La figura 7A es un diagrama que representa el cambio de la señal de salida de sensor de altura (en voltios) con respecto a la altura a medida que se baja el cabezal desde el punto de referencia A hasta el punto de referencia C.

La línea continua representa la señal de salida modificada entre los puntos de referencia A, B y C (es decir, “ganancia” aplicada) frente a la señal de salida sin modificar (línea discontinua).

La figura 7B es un diagrama que representa el cambio de la señal de salida de sensor de altura (en voltios) con respecto al tiempo a medida que se baja el cabezal desde el punto de referencia A hasta el punto de referencia C. La línea continua representa la señal de salida modificada entre los puntos de referencia A, B y C (es decir, “ganancia” aplicada) frente a la señal de salida sin modificar (línea discontinua).

La figura 8 es un diagrama que representa el cambio de sensibilidad como porcentaje de la sensibilidad global del sensor de altura a medida que se baja el cabezal desde el punto de referencia A hasta el punto de referencia C. La línea continua representa la sensibilidad modificada entre los puntos A, B y C frente a la sensibilidad sin modificar (línea discontinua).

La figura 9A es otro diagrama que representa el cambio de la señal de salida de sensor de altura (en voltios) por cambio de altura (AV/AH) a medida que se baja el cabezal desde el punto de referencia A hasta el punto de referencia C. La línea continua representa AV/AH modificado entre los puntos de referencia A, B y C frente a AV/AH sin modificar (línea discontinua).

La figura 9B es otro diagrama que representa el cambio de la señal de salida de sensor de altura (en voltios) por cambio de tiempo (AV/AT) a medida que se baja el cabezal desde el punto de referencia A hasta el punto de referencia C. La línea continua representa AV/AT modificado entre los puntos de referencia A, B y C frente a AV/AT sin modificar (línea discontinua).

La figura 10 es un diagrama de bloques funcional para una realización de un sistema de control para subir y bajar un cabezal usando una señal modificada.

La figura 11 es un ejemplo de valores de señal de salida de sensor de altura para un cabezal para maíz que da como resultado una buena puntuación de calibración.

La figura 12 es un ejemplo de valores de señal de salida de sensor de altura para un cabezal para maíz que da como resultado mala puntuación de calibración debido a un morro ajustado de manera inapropiada (que cuelga demasiado inclinado).

La figura 13 es un ejemplo de valores de señal de salida de sensor de altura para un cabezal para maíz que da como resultado una mala puntuación de calibración debido a que el suelo donde se realizó la calibración no está nivelado.

La figura 14 es un ejemplo de valores de señal de salida de sensor de altura para un cabezal no pivotante que da como resultado una buena puntuación de calibración.

La figura 15 es un ejemplo de valores de señal de salida de sensor de altura para un cabezal no pivotante que da como resultado una puntuación de calibración que pasa pero que indica que el suelo donde se realizó la calibración no está nivelado.

Descripción

Haciendo ahora referencia a los dibujos, en los que números de referencia similares designan partes idénticas o correspondientes en la totalidad de las diversas vistas, las figuras 1 y 2 ilustran una máquina (tal como una cosechadora combinada agrícola) indicada de manera general por el número de referencia 10 que tiene un accesorio 12 (tal como un “cabezal”) montado en la misma. Un sistema de control 100 (figura 10) es sensible a salidas de señal procedentes de una pluralidad de sensores de altura 16 montados en el accesorio 12 para realizar la subida y bajada del accesorio 12 con respecto a una superficie 14. Las salidas de señal procedentes de los sensores de altura 16 son de magnitud variable con respecto a cambios de altura del cabezal 12 con respecto a la superficie 14.

Aunque esta descripción y las figuras de dibujos hacen referencia a, y representan, una cosechadora combinada agrícola y sensores de altura usados para realizar la subida y bajada del cabezal accesorio, debe entenderse que el término “máquina” debe entenderse como que incluye cualquier tipo de máquina agrícola, industrial u otra. Adicionalmente, para los fines de esta descripción debe entenderse que el término “cabezal” incluye cualquier tipo de accesorio, ya esté permanentemente fijado a, o sea solidario con, la máquina o pueda retirarse de la máquina en el que tal accesorio se sube o baja con respecto a una superficie. Además, para los fines de esta descripción, debe entenderse que el término “sensor de altura” incluye cualquier tipo de sensor de contacto o sensor sin contacto que puede generar señales de salida de magnitud variable con respecto a cambios de elevación del cabezal 12 con respecto al suelo. Por ejemplo, los sensores de contacto pueden incluir, pero no se limitan a, brazos pivotantes de contacto con el suelo acoplados a sensores rotacionales o de posición para detectar la posición angular o lineal del brazo. Los sensores sin contacto pueden incluir, pero no se limitan a, sensores de ultrasonidos o láser. Además, tal como se usa en el presente documento, debe entenderse que el término “salida de señal” significa o incluye cualquier valor de señal o característica de señal generado por un sensor de altura 16 que puede usarse para indicar la altura de cabezal con respecto a una superficie, incluyendo tensión, corriente, anchura de pulso, etc.

En las figuras 1 y 2, la máquina 10 se muestra como una cosechadora combinada agrícola y el cabezal 12 se muestra como un cabezal para maíz en la figura 1 y como un cabezal para grano en la figura 2. En ambas realizaciones, se muestra que los sensores de altura 16 están montados en los extremos delanteros de los cabezales 12 y los cabezales 12 están montados de una manera convencional en el extremo delantero del alimentador 17 de la combinada 10. Tal como resulta convencional, el extremo trasero del alimentador 17 está conectado de manera pivotante al cuerpo principal de la combinada 10 tal como se representa mediante el punto de pivote 18. Tal como también resulta convencional, cilindros hidráulicos 20 están conectados de manera pivotante en un extremo al cuerpo principal de la combinada 10 y en el otro extremo al extremo delantero del alimentador 17. Por tanto, debe apreciarse que accionando los cilindros 20 usando el sistema de control de cabezal 100, el alimentador 17 y el cabezal 12 montado en el mismo pueden subirse y bajarse de manera sustancialmente vertical, pero en un arco amplio alrededor del punto de pivote 18.

La figura 3 es una vista en perspectiva de un cabezal para maíz típico 12. El cabezal 12 incluye una pluralidad de separadores de cultivo 22. El cabezal 12 se muestra como un cabezal de doce hileras, ya que hay doce espacios entre los separadores de cultivo que convergen hacia atrás 22 en los que se recogen las hileras del maíz que va a cosecharse. Las anchuras de cabezal pueden variar y normalmente oscilan entre cuatro hileras y hasta veinticuatro hileras.

Haciendo referencia a las figuras 1 y 3, en funcionamiento cuando se cosecha maíz, a medida que se conduce la combinada hacia delante tal como se indica mediante la flecha 24 en la figura 1, los tallos de maíz se recogerán entre los separadores de cultivo que convergen hacia atrás 22. A medida que la combinada avanza hacia delante, las mazorcas se separan de los tallos y las mazorcas sueltas, cáscaras y otros residuos de cultivo recogidos se transportan hacia la zona central del cabezal 12 mediante el tornillo sinfín transversal rotatorio 26. Las mazorcas de maíz cosechadas pasan entonces a través de la abertura central 28 en la parte trasera del cabezal 12 y después se transportan por el alimentador 17 al interior de la combinada. Dentro del cuerpo de la combinada, las mazorcas de maíz se descascaran y descortezan. Las cáscaras, los zuros descortezados, y otros residuos de cultivo no deseados se descargan por la parte trasera de la combinada mientras que los granos de maíz descortezados se transportan al interior de un depósito de contención temporal hasta que se descargan.

Haciendo referencia a las figuras 3 y 4, cada separador de cultivo 22 comprende una porción delantera semicónica o morro 30 y una porción hacia atrás semicilíndrica 34. Cada morro 30 incluye normalmente un punto resistente al impacto o endurecido o punta 32. El morro semicónico 30 está montado de manera pivotante mediante pernos o pasadores 36 (figura 4) en la porción hacia atrás semicilíndrica 34 que está fijada con respecto al resto del cabezal. Las figuras 4-6 ilustran la capacidad de los morros 30 para pivotar con respecto a las porciones hacia atrás fijadas 34 alrededor del pasador 36 tal como se indica mediante la flecha 38 cuando la punta de morro 32 entra en contacto con la superficie del suelo 14. El ángulo de los morros 30 con respecto a la porción hacia atrás fijada 34 puede ajustarse mediante cualquier medio convencional, tal como mediante una conexión con cadena u otro mecanismo ajustable, de modo que los morros 30 pueden establecerse a un ángulo deseado con respecto a las porciones hacia atrás fijadas 34.

Tal como se ilustra mejor en las figuras 4-6, hay un sensor de altura 16 dispuesto debajo del cabezal 12 y preferiblemente montado cerca de la punta 32 de los morros 30. El cabezal 12 incluirá normalmente múltiples sensores de altura 16 uniformemente separados a lo largo de la anchura del cabezal. Por ejemplo, normalmente es deseable tener un sensor de altura montado en los separadores de cultivo más exteriores 22 con un sensor de altura montado en el separador de cultivo central o dos o más sensores de altura uniformemente separados entre los separadores de cultivo más exteriores 22 dependiendo de la anchura del cabezal. Los sensores de altura 16 actúan conjuntamente con el sistema de control de altura de cabezal 100 para realizar cambios de altura de cabezal tal como se describirá a continuación. Además, si la combinada está equipada para ello, el sensor de altura en combinación con el sistema de control de altura también puede realizar la inclinación lateral del cabezal si la elevación del suelo es mayor en un lado con respecto al otro.

En la realización ilustrada en las figuras 4-6, el sensor de altura 16 se muestra como un brazo desviado por resorte 40 en el que está acoplado un sensor rotacional 42 en un extremo delantero del mismo. El sensor rotacional 42 puede ser un potenciómetro o cualquier otro sensor de altura electrónico o magnético que puede generar una señal de salida en respuesta a la posición angular o lineal del brazo 40. La magnitud de las señales de salida de los sensores de altura 16 varía en relación con la posición rotacional del brazo 40 con respecto al cabezal, estableciendo así una relación generalmente proporcional entre la altura del cabezal 12 por encima de la superficie del suelo. Un brazo desviado por resorte adecuado con sensor rotacional se da a conocer en la patente estadounidense n.° 6.202.395 concedida a Gramm, cuya realización comercial se distribuye por Headsight, Inc., 3529 Fir Road, Bremen, IN 46506.

Las figuras 4-6 ilustran el movimiento vertical del elemento pivotante del cabezal 12 (es decir, los morros) y la rotación del sensor de altura 16 a medida que se baja el cabezal entre el “punto de referencia A”, el “punto de referencia B” y el “punto de referencia C” correspondientes a las alturas “A”, “B” y “C” del punto de pivote 36 del cabezal por encima de la superficie del suelo. El punto de referencia A puede ser cualquier punto o altura en el que las puntas de morro (es decir, el elemento pivotante del cabezal) aún no están en contacto con la superficie del suelo. Sin embargo, para los fines de esta descripción, se supone que el punto de referencia A, tal como se muestra en la figura 4, corresponde a la altura “A” del punto de pivote 36 más próximo al suelo pero en el que el brazo y el sensor rotacional aún no han comenzado a rotar de modo que la señal de salida del sensor rotacional se encuentra en su máximo. La figura 5 ilustra un ejemplo del punto de referencia B, que corresponde a la altura “B” del punto de pivote 36 por encima de la superficie del suelo cuando la punta de morro 32 entra por primera vez en contacto con una superficie del suelo 14 (es decir, en el que el elemento pivotante comienza a pivotar). La figura 6 ilustra un ejemplo del punto de referencia C que corresponde a la altura “C” del punto de pivote 36 por encima de la superficie del suelo cuando el cabezal está en su punto más bajo (por ejemplo, cuando las deslizaderas del cabezal para maíz están en el suelo).

En otras realizaciones debe apreciarse que el punto de referencia A puede ser cualquier elevación por encima del punto de referencia C, particularmente si se emplean sensores sin contacto para detectar la altura o posición por encima de una superficie para definir la amplitud superior a la que se espera que funcione el cabezal.

Las figuras 7A y 7B son ilustraciones de una representación gráfica de una muestra representativa de la señal de salida del sensor de altura 16 (representada en voltios, para los fines de este ejemplo) en relación con el movimiento vertical del cabezal a medida que se mueve entre el punto de referencia A, el punto de referencia B y el punto de referencia C. En la figura 7A, se representan gráficamente las señales de salida en relación con la altura real del cabezal por encima del suelo, mientras que en la figura 7B, se representan gráficamente las señales de salida en relación con el tiempo a medida que se baja el cabezal a una velocidad constante entre los puntos de referencia A y C. Debe apreciarse que la curva representada gráficamente y/o la linealidad y pendiente de la señal de salida del sensor de altura variarán dependiendo de la forma del brazo de detección de altura y/o del tipo de sensor de altura usado y su posición en el cabezal.

Siguiendo haciendo referencia a las figuras 7A y 7B, la señal de salida del sensor de altura 16 en relación con la altura vertical del cabezal 12 es proporcional de manera sustancialmente lineal a la altura del cabezal hasta que la punta de morro 32 entra en contacto con la superficie del suelo 14 (es decir, el punto de referencia B tal como se ilustra en la figura 5). Esto se debe al hecho de que, tal como se comentó anteriormente, el morro 30 (al que está unido el sensor de altura 16), es pivotante con respecto a la porción trasera 34 del separador de cultivo 22 alrededor del pasador 36. Por consiguiente, una vez que la punta de morro 32 entra en contacto con el suelo, a medida que sigue bajándose el cabezal 12, el morro 30 comenzará a pivotar alrededor del pasador 36 tal como se indica mediante la flecha 38 en la figura 5 a medida que la porción trasera 34 del separador de cultivo 22 sigue moviéndose hacia abajo con el resto del cabezal 12. Como resultado, debe apreciarse que la altura de cabezal real ya no tendrá la misma proporcionalidad sustancialmente lineal con respecto al movimiento rotacional del brazo 40 porque la rotación del brazo 40 cambiará muy poco con respecto al morro una vez que la punta de morro toca el suelo. El mismo cambio de linealidad de la magnitud de señal de salida se producirá también con otros tipos de sensores de altura, tales como sensores sin contacto.

Siguiendo haciendo referencia a las figuras 7A y 7B, se muestra que el intervalo de escala de la magnitud de la señal de salida del sensor de altura 16 es de entre 0 y 5 voltios porque la mayor parte de los sistemas de control de cabezal de combinada convencionales aceptan entradas de tensión de entre 0,5 voltios y 4,5 voltios. Por consiguiente, para los fines de esta descripción, la tensión de salida en el punto de referencia A del sensor de altura 16 es preferiblemente de aproximadamente 4,4 voltios, lo cual está dentro del intervalo de tensión máxima de 4,5 aceptado por la mayor parte de los sistemas de control de cabezal de combinada, al tiempo que también se permite un ligero margen de error. Debe apreciarse que puede usarse cualquier intervalo particular de magnitud de señal. Tal como se indica mediante la línea discontinua 50, la salida de tensión representada gráficamente con respecto a la altura de cabezal entre los puntos de referencia A y B es sustancialmente lineal. Sin embargo, a medida que el cabezal sigue moviéndose hacia abajo más allá del punto de referencia B, la pendiente de la línea discontinua 50 cambia significativamente porque la altura de cabezal real ya no tiene la misma proporcionalidad sustancialmente lineal con respecto al movimiento rotacional del brazo 40 porque la rotación del brazo 40 cambia muy poco con respecto al morro debido al pivotado del morro.

El diagrama de la figura 8 representa una representación gráfica de la sensibilidad del sensor frente al cambio de altura entre los puntos de referencia A, B y C. De nuevo, debe apreciarse que la curva representada gráficamente y/o la linealidad y pendiente variarán dependiendo de la forma del brazo de detección de altura y/o del tipo de sensor de altura usado y su posición en el cabezal. Tal como se ilustra, la representación gráfica de la sensibilidad del sensor de altura frente al cambio de altura entre los puntos de referencia A, B y C, tal como se representa mediante la línea discontinua 52, permanece sustancialmente constante entre los puntos de referencia A y B, pero más allá del punto de referencia B, la sensibilidad disminuye drásticamente (hasta tan sólo el 20% del máximo) debido al pivotado del morro.

La figura 9A es una representación gráfica representativa de la sensibilidad de sensor con una escala vertical que oscila entre 0 y 0,4 AV/AH (es decir, salida de señal por altura) a medida que la altura de cabezal se mueve entre los puntos de referencia A, B y C. La figura 9B es una representación gráfica representativa de la sensibilidad de sensor con una escala vertical que oscila entre 0 y 0,4 AV/AT (es decir, salida de señal por tiempo) a medida que la altura de cabezal se mueve entre los puntos de referencia A, B y C. De nuevo, debe apreciarse que la curva representada gráficamente y/o la linealidad y pendiente variarán dependiendo de la forma del brazo de detección de altura y/o del tipo de sensor de altura 16 usado y su posición en el cabezal. Tal como se ilustra, la sensibilidad del sensor de altura 16, tal como se representa mediante línea discontinua 54, permanece sustancialmente constante entre los puntos de referencia A y B, pero por debajo del punto de referencia B, la sensibilidad disminuye drásticamente debido al pivotado del morro.

La figura 10 ilustra una realización de un sistema de control de cabezal 100. Tal como se describió anteriormente, el sensor de altura 16 genera una señal de salida de magnitud variable con respecto a la altura del cabezal con respecto al suelo que, en la realización mostrada en las figuras 4-6, es la posición rotacional del brazo 40. La señal de salida se alimenta a un comparador 56 que también puede recibir una señal procedente del control de configuración de operario 58 que establece la altura de funcionamiento deseada del operario para el cabezal (a continuación en el presente documento la “altura de consigna”) normalmente configurada mediante manipulación de una palanca o control rotatorio en la cabina de la combinada. El comparador 56 generará una señal de salida (a continuación en el presente documento la “salida de comparador”) representativa de (por ejemplo, proporcional a) la diferencia entre la altura del cabezal con respecto al suelo según la detecta el sensor de altura 16 (a continuación en el presente documento la “altura detectada”) y la altura de consigna. La salida de comparador se alimenta a un controlador 60 que acciona de manera operativa los cilindros hidráulicos 20 para subir y bajar el cabezal 12. Debe entenderse que el controlador 60 puede ser un control hidráulico proporcional típico de la mayoría de las combinadas de último modelo, o el controlador puede ser un control hidráulico no proporcional encontrado en combinadas de modelo más antiguo. El comparador 56 también puede incorporarse en el, o formar parte del, controlador 60 y/o puede estar adaptado de otro modo para comunicarse con el controlador 60.

Si la altura detectada es la misma que la altura de consigna (o está dentro de la “banda muerta” preestablecida (comentada a continuación)), la salida de comparador no provocará que el controlador 60 accione los cilindros hidráulicos 20. Si el terreno presenta inclinación ascendente, provocando que la altura detectada esté por debajo de la altura de consigna, la salida de comparador provocará que el controlador accione los cilindros hidráulicos 20 para subir el cabezal 12 hasta que la altura detectada sea igual a la altura de consigna. A la inversa, si el terreno presenta inclinación descendente provocando que la altura detectada esté por encima de la altura de consigna, la salida de comparador provocará que el controlador 60 accione los cilindros hidráulicos 20 para bajar el cabezal 12 hasta que la altura detectada sea igual a la altura de consigna. Para impedir una oscilación excesiva del controlador 60 y los cilindros hidráulicos 20, los controladores se programan o pueden programarse generalmente con una “banda muerta” mediante lo cual el controlador 60 ignorará la salida de comparador que sólo indica ligeras diferencias en la altura detectada a cualquier lado de la altura de consigna (es decir, el controlador 60 no accionará los cilindros hidráulicos 20).

También debe apreciarse que dado que la sensibilidad efectiva del sensor de altura 16 disminuye por debajo del punto de referencia B (debido al movimiento relativo reducido del sensor en relación con el morro), tal como se representa mediante las líneas discontinuas 52 y 54 en las figuras 8 y 9 respectivamente, la banda muerta aumentará efectivamente de manera no deseada a su altura más crítica. Por ejemplo, se supone que el operario ^{establece la altura de consigna de tal manera que la punta de morro está al nivel del suelo y el controlador} 60 ^está programado o configurado para tener una banda muerta de una pulgada a cada lado de la altura de consigna. En estas condiciones, si el terreno sube repentinamente tres pulgadas, por ejemplo, debido a la mala sensibilidad del sensor de altura 16 a esta altura, el sensor puede no detectar el cambio del terreno para provocar que el comparador 56 genere una señal de salida de comparador. Además, debido a la sensibilidad efectiva reducida del sensor de altura 16 a esta altura, normalmente la salida de comparador no representará de manera precisa la verdadera altura del cabezal por encima de la superficie del suelo. Adicionalmente, si esta salida de comparador imprecisa todavía está dentro del intervalo de banda muerta, el controlador 60 no accionará los cilindros hidráulicos 20. Por tanto, en tales circunstancias, el cabezal puede impactar posiblemente con el terreno antes de que el controlador 60 accione los cilindros hidráulicos 20 para subir el cabezal.

Por consiguiente, tal como se reconoce y se da a conocer en la patente '753, es deseable mejorar la sensibilidad efectiva del sensor de altura cerca y por debajo del punto de referencia B para mejorar la sensibilidad del sistema de control de altura de cabezal cuando los morros 30 están desplazándose al o cerca del nivel del suelo. Para lograr la sensibilidad mejorada deseada, la magnitud de la señal que indica la altura de cabezal se modifica aplicando un factor de “Ganancia” o multiplicador a la señal cuando se detecta que la altura del cabezal está en el, o está por debajo del, punto de referencia B. Tal como se representa en la figura 10, la señal de salida del sensor de altura se modifica mediante una interfaz de modificador de señal 102 que modifica la señal de salida procedente de los sensores de altura 16 antes de que la señal de salida alcance el comparador 56. Una interfaz de modificador de señal adecuada 102 es una interfaz de microcontrolador digital programable, tal como la caja de control Insight® disponible de Headsight, Inc., 3529 Fir Road, Bremen, IN 46506.

La interfaz 102 puede estar dispuesta en la parte trasera del cabezal de cosechado en una ubicación tal que puede conectarse a las conexiones electrónicas existentes en el alimentador 17 de la combinada. Sin embargo, debe apreciarse que la modificación de la señal puede tener lugar en cualquier punto en el sistema de control de cabezal 100 entre el sensor de altura 16 y la salida del controlador 60. Por ejemplo, la salida del comparador 56 y/o del controlador 60 puede modificarse programando el controlador 60 para modificar la señal para aplicar el valor de ganancia apropiado (comentado a continuación) y/o calibrando el controlador 60 para aplicar de manera efectiva el/los valor(es) de ganancia deseado(s) a la señal de salida de controlador. Por tanto, debe apreciarse que la interfaz 102 o la funcionalidad de la interfaz 102 pueden incorporarse en el, o formar parte del, controlador 60. Alternativamente, la modificación de la señal puede tener lugar en el, o dentro del, propio sensor de altura si el sensor puede programarse para aplicar una ganancia o multiplicador antes de emitir la señal.

Tal como se da a conocer en la patente '753, un método de modificación de la señal para tener en cuenta la pérdida de sensibilidad efectiva del sensor por debajo del punto de referencia B, es determinar la magnitud de la señal cuando el cabezal está en el punto de referencia B (denominada a continuación en el presente documento “magnitud de punto de referencia B” (SpBM). Conociéndose la SPBM, para cualquier señal generada por el sensor rotacional que tiene una magnitud mayor que la SPBM, se sabe que el cabezal está colocado por encima del punto de referencia B. Por tanto, se desprende que si la señal generada del sensor rotacional es menor que la SPBM, entonces se sabe que el cabezal está por debajo del punto de referencia B. Entonces puede aplicarse el factor de ganancia o multiplicador a la señal cuando la magnitud de señal es menor que la SPBM para mejorar la sensibilidad del sistema de control de altura de cabezal cuando el cabezal está en el, o por debajo del, punto de referencia B.

Preferiblemente, el factor de ganancia usado para señales por encima del punto de referencia B (denominado a continuación en el presente documento “ganancia por encima de B” (ABG)) es de aproximadamente uno, pero puede ser cualquier número entero o fraccionario. El factor de ganancia usado para señales por debajo del punto de referencia B (denominado a continuación en el presente documento “ganancia por debajo de B” (BBG)) es preferiblemente más de una a aproximadamente diez veces mayor que la ABG. El factor de ganancia usado para la BBG y para la ABG (si la hay) es preferiblemente de tal manera que, tras aplicar el factor de ganancia, la pendiente de la representación gráfica de la magnitud de la señal de salida de sensor de altura frente a la altura de cabezal es sustancialmente constante a lo largo de todo el intervalo de altura del cabezal desde el punto de referencia A hasta el punto de referencia C tal como se indica mediante la línea continua 70 en la figura 7, por ejemplo. Debe apreciarse que, haciendo que la magnitud de señal sea sustancialmente lineal a lo largo de todo el intervalo de altura del cabezal desde el punto de referencia A hasta C, necesariamente la sensibilidad de sensor efectiva se volverá sustancialmente uniforme tal como se indica mediante las líneas continuas 72 y 74 en las figuras 8 y 9, respectivamente.

La patente '753 dio a conocer que el punto de referencia B (y por tanto la SPBM) puede determinarse manualmente identificando visualmente cuándo la punta de morro toca el suelo e identificando la SPBM en ese punto. La patente '753 también dio a conocer detectar de manera automática el punto en el que el morro toca el suelo empleando otros sensores para detectar cuándo el morro comienza a rotar. En la realización dada a conocer en el presente documento, la necesidad de identificar visualmente cuándo las puntas de morro tocan el suelo o la necesidad de emplear sensores adicionales para detectar el movimiento pivotante del morro se vuelven innecesarias.

Además, la patente '753 dio a conocer que los factores de ganancia BBG y ABG pueden determinarse de manera manual o automática, pero la determinación tanto manual como automática de los factores de ganancia BBG y ABG tal como se da a conocer en la patente '753 dependían de la posición y geometría de los sensores de altura 16 y la distancia desde la punta del morro hasta el punto de pivote 36. En la realización dada a conocer en el presente documento, los factores de ganancia BBG y ABG pueden determinarse independientemente de la geometría o posición de los sensores de altura 16 y/o la distancia desde la punta de morro hasta el punto de pivote.

Calibración automática del controlador de cabezal cuando el sensor de altura está montado en un elemento pivotante del cabezal

Para calibrar el sistema de control de cabezal 100 para determinar de manera automática el punto de referencia B y el factor de ganancia que va a aplicarse, se toman muestras de las magnitudes de señal de salida de los sensores de altura y se registran con respecto al cambio de altura del cabezal a medida que se mueve a través de un rango de movimiento con el fin de correlacionar las magnitudes de señal de salida con respecto a la altura real del cabezal por encima del suelo. El rango de movimiento puede ser desde una posición subida hasta una posición bajada o desde una posición bajada hasta una posición subida. La correlación de las señales de salida con respecto a la altura real del cabezal por encima del suelo puede determinarse tomando muestras de las señales de salida de los sensores de altura a medida que el cabezal se mueve a través de un rango de movimiento a una velocidad constante o asociando las señales de salida de los sensores de altura con otros sensores de posición que monitorizan otro elemento de la máquina 10 al que está unido el cabezal 12, por ejemplo los sensores de posición en el alimentador 17 de la combinada.

Por ejemplo, en una realización puede indicarse al operario que suba el cabezal hasta su altura máxima y después que comience a bajar el cabezal a una tasa de caída o velocidad de caída constante hasta que el cabezal esté descansando en el suelo (es decir, punto de referencia C). A medida que se baja el cabezal, la interfaz de modificador de señal 102 (por ejemplo, el controlador Insight® tal como se hizo referencia anteriormente) mostrará las señales de salida a lo largo de todos los sensores de altura 16. Una tasa de muestreo de 100 Hz puede ser adecuada, pero también pueden usarse otras tasas de muestreo. Suponiendo las mismas señales de salida representativas que las comentadas anteriormente en relación con la figura 7B, debe apreciarse que las señales de salida de sensor de altura permanecerán sustancialmente constantes y estarán supuestamente a su máximo debido a estar totalmente extendidas (por ejemplo, 4,5 V) hasta que se baja el cabezal hasta el punto en el que uno de los sensores de altura 16 entra en contacto con la superficie del suelo y comienza a rotar. Tras detectar el primer cambio de señal de salida a partir del sensor de altura, la interfaz 102 inicia un reloj o temporizador para añadir un sello de tiempo al primer cambio de señal de salida, y registra la magnitud de señal de salida en ese primer sello de tiempo estableciendo así el punto de referencia A y la “magnitud de punto de referencia A” (SPAM) para ese sensor de altura. Este mismo procedimiento se produce para cada uno de los sensores de altura.

A medida que el cabezal continúa bajando a una velocidad constante hasta la posición del punto de referencia C, la interfaz 102 continúa añadiendo satisfactoriamente un sello de tiempo y registrando las señales de salida de sensor de altura a la tasa de muestreo (por ejemplo, 100 Hz) para cada uno de los sensores de altura. Cuando el cabezal alcanza la posición del punto de referencia C y la interfaz 102 detecta el último cambio en la señal de salida de sensor de altura a lo largo de un periodo de muestreo predeterminado, se detiene el temporizador estableciendo la posición del punto de referencia C y se registra la magnitud de señal de salida de último cambio como “magnitud de punto de referencia C” (SPCM). Este mismo procedimiento se produce para cada uno de los sensores de altura.

En una realización alternativa, por ejemplo, a medida que se baja o se sube el cabezal, la interfaz de modificador de señal 102 (por ejemplo, el controlador Insight® tal como se hizo referencia anteriormente) puede estar programado ^{para tomar muestras de las señales de salida a lo largo de todos los sensores de altura} 16 ^{basándose en cambios} de señal incrementales recibidos a partir de los sensores de posición del alimentador 17 u otro sensor de posición asociado con el movimiento del cabezal 12. Por ejemplo, la interfaz 102 puede estar programada para registrar las magnitudes de señal de salida de cada uno de los sensores de altura cada 0,01 de cambio de tensión del sensor de posición de alimentador. Por tanto, suponiendo que el alimentador se sube en primer lugar hasta su altura máxima y después se baja, tras detectar el primer cambio de señal de salida a partir del sensor de altura, la interfaz 102 registra la magnitud de señal de salida a partir del sensor de altura y la señal de salida asociada a partir del sensor de posición de alimentador, estableciendo así el punto de referencia A y la SPAM para ese sensor de altura con respecto a la altura de alimentador. El mismo procedimiento se produce para cada uno de los sensores de altura. A medida que continúa bajándose el cabezal, la interfaz 102 puede estar programada para registrar las magnitudes de señal a partir de cada uno de los sensores de altura cada 0,01 de cambio de tensión de los sensores de alimentador hasta que el sensor de posición de alimentador indica que el alimentador está en su posición más baja estableciendo la posición del punto de referencia C, punto en el que la interfaz 102 registra las señales de salida de cada uno de los sensores de altura 16 en esa posición, estableciendo así la SPCM para cada uno de los sensores de altura.

En una realización alternativa en la que se emplean sensores sin contacto, una vez que se establece la SPCM tomando muestras de la magnitud de señal de salida cuando se baja el cabezal hasta la posición del punto de referencia C (es decir, el punto más bajo en el rango de movimiento del cabezal), lo cual puede detectarse por los sensores de posición en el alimentador u otro elemento de soporte asociado con el movimiento del cabezal, la posición del punto de referencia A y por tanto la SPAM pueden establecerse a cualquier elevación deseada por encima de la posición del punto de referencia C, tal como a la altura o elevación superior a la que se espera que funcione el cabezal en el campo.

Con todas las señales de salida registradas a lo largo de cada uno de los sensores de altura entre el punto de referencia A y el punto de referencia C, pueden identificarse desviaciones en la tasa de cambio de las magnitudes de señal entre los puntos de referencia A y C analizando las diferencias en las magnitudes de señal registradas entre las tomas de muestras sucesivas (es decir, ya sea basándose en sellos de tiempo o en los cambios de señal incrementales de un sensor de posición asociado). Por ejemplo, comparando la diferencia entre la SPAM y la magnitud de señal del siguiente punto de toma de muestras sucesivo, el cambio de tasa inicial o la pendiente serán sustancialmente lineales con la siguiente magnitud de señal sucesiva hasta que la punta de morro entre en contacto con el suelo, punto en el que la pendiente comenzará a cambiar. Por consiguiente, si la interfaz 102 está programada para comparar cada una de las magnitudes de señal registradas de manera sucesiva comenzando con la SPAM, la interfaz podrá identificar la primera aparición de ausencia de linealidad que establecerá la posición del “punto de referencia B” y la SPBM correspondiente. Puede realizarse el mismo procedimiento para cada uno de los sensores de altura.

Conociéndose ahora la SPBM, la interfaz 102 está programada para calcular la diferencia en la pendiente de la señal de salida desde el punto de referencia A hasta el punto de referencia B (es decir, la pendiente de la línea 70 en la figura 7) frente a la pendiente desde el punto de referencia B hasta el punto de referencia C (es decir, la pendiente de la línea discontinua 50 en la figura 7 hasta la izquierda del punto de referencia B). Las diferencias en las pendientes desde el punto de referencia A hasta el B y desde el punto de referencia B hasta el C corresponderán al factor de ganancia que se necesita para modificar las magnitudes de señal que están por debajo de la SPBM para llevarlas a una linealidad sustancial con la pendiente desde el punto de referencia A hasta el B. Alternativamente, una vez identificada la SPBM, puede ser deseable considerar un subconjunto de las magnitudes de señal a ambos lados de la SPBM para los fines de comparar las pendientes a ambos lados de la SPBM para tener en cuenta cualquier ausencia de linealidad de las pendientes de las magnitudes de señal en un intervalo más próximo a la SPBM.

Las magnitudes de señal registradas pueden correlacionarse con las alturas reales correspondientes del cabezal por encima de la superficie del suelo asociando las magnitudes de señal entre los puntos de referencia A, B y C con la configuración conocida del sensor de altura o brazo de sensor de altura y configuraciones de cabezal conocidas basándose en la marca y el modelo de la combinada y el cabezal anteriormente programados en la interfaz 102 o introducidos en el monitor de combinada con el que está interconectada la interfaz 102. Por ejemplo, si se registran las señales de salida en los puntos de referencia A, B y C, pueden correlacionarse estos valores con señales de salida esperadas en los puntos de referencia A, B y C previamente programados en la interfaz 102 para diferentes marcas y modelos de combinadas, cabezales y sensores 16. Si se identifican discrepancias entre las señales de salida reales con respecto a las señales de salida esperadas en los puntos de referencia A, B y C para las marcas y modelos conocidos, también puede usarse esta información para diagnosticar errores de configuración con el cabezal o problemas con los sensores tal como se comenta a continuación en la sección de puntuación de calibración y realimentación para operario de esta divulgación.

La interfaz 102 está programada para aplicar BBG a cualquier magnitud de señal de salida detectada que esté por debajo de la SPBM con el fin de modificar la pendiente de la señal de salida por debajo del punto de referencia B (es decir, desde los puntos de referencia B hasta C o un subconjunto de los mismos) para tener la misma o sustancialmente la misma pendiente que la señal de salida por encima del punto de referencia B (es decir, desde los puntos de referencia B hasta A o u subconjunto de los mismos). Si se desea una ABG para modificar las señales de salida mayores que la SPBM, la interfaz 102 puede estar programada para aplicar cualquier número entero o fraccionario previamente programado a las señales de salida mayores que la SPBM.

Conociéndose los factores de ganancia BBG y ABG, la señal de salida modificada correspondiente a alturas de cabezal por encima del punto de referencia B puede representarse mediante la siguiente ecuación:

Señal modificada por encima del punto de referencia B = SPBM ((magnitud de señal medida - SPBM) x ABG) De manera similar, la señal modificada correspondiente a alturas de cabezal por debajo del punto de referencia B puede representarse mediante la siguiente ecuación:

Señal modificada por debajo del punto de referencia B = SPBM -((SPBM - magnitud de señal medida) x BBG) Debe apreciarse que, aplicando los diferentes valores de ganancia a las magnitudes de señal de salida por encima y por debajo del punto de referencia B tal como se comentó anteriormente, la sensibilidad de sensor efectiva será uniforme o más sustancialmente uniforme tal como se indica mediante las líneas continuas 72 y 74 en las figuras 8 y 9A, 9B respectivamente, desde el punto de referencia A hasta el punto de referencia C, mejorando así la sensibilidad del sistema de control de altura de cabezal cuando las puntas de morro de separador de cultivo están desplazándose a o cerca de la superficie del suelo.

También debe apreciarse que, con el fin de garantizar que las magnitudes de señal de salida modificadas estén dentro de los intervalos de entrada aceptables para el comparador 56/controlador 60 (por ejemplo entre intervalos entre 0,5 voltios y 4,5 voltios), puede ser necesario desplazar las magnitudes de señal de salida. Por ejemplo, si la pendiente de las señales de salida en las figuras 7A, 7B es más inclinada debido a una configuración de brazo de detección diferente de manera que se encuentra que la magnitud de señal de salida detectada real del sensor en el punto de referencia C es de 2,0 voltios dando así como resultado una magnitud de señal modificada en el punto de referencia C (es decir SPCM) que es de 0,4 voltios (es decir, 2,6 -((2,6-2,0) x 3,5), entonces será necesario desplazar la representación gráfica de señal hacia arriba mientras se mantiene la misma pendiente para garantizar que el sistema de controlador de cabezal todavía recibirá esta señal modificada en el punto de referencia C. Una manera de proporcionar tal desplazamiento de magnitud al tiempo que se mantiene la misma pendiente es establecer la magnitud real de la señal en el punto de referencia A (es decir, SPAM) al intervalo de señal máximo y ajustar todas las señales detectadas por esta diferencia incremental. Por ejemplo si la SPAM detectada real es de 3,4 voltios, todas las magnitudes de señal detectadas pueden ajustarse hacia arriba en 1 voltio de tal manera que se restablece la SPAM a 4,4 voltios (la tensión máxima aceptada por la mayoría de los sistemas de control de cabezal al tiempo que se permite un ligero margen de error). Por tanto, la SPC^m correspondiente será de 1,4 voltios (es decir, 0,4 1,0).

Aunque la realización descrita en el presente documento describe el punto de pivote 36 como el punto preestablecido en el cabezal para determinar la altura de cabezal por encima de la superficie del suelo, debe apreciarse que el punto de referencia B puede ser una referencia a cualquier punto en el cabezal por encima de la superficie del suelo en el que hay una discontinuidad en la pendiente de la señal de salida. El propósito de esto es simplemente identificar las magnitudes de la señal a partir del sensor de altura 16 en el punto de referencia B (donde quiera que esté el punto de referencia) de modo que la salida resultante del comparador 56/controlador 60 pueda modificarse tal como se describió anteriormente.

También debe observarse que algunos sensores de altura 16 están configurados para generar señales con magnitudes opuestas a las descritas anteriormente, es decir, se generan señales de mayor magnitud a alturas de cabezal menores y se generan señales de menor magnitud a alturas de cabezal mayores. Por motivos de simplicidad, se supone que el sensor de altura genera señales de magnitud inferior por debajo del punto de referencia B que por encima del punto de referencia B. Sin embargo, los sistemas de control de altura de cabezal pueden usar alternativamente magnitudes de señal que están invertidas (es decir, señales de magnitud superior por encima del punto de referencia B que por debajo del punto de referencia B). Por tanto, debe entenderse que cualquier comentario en esta memoria descriptiva o en las reivindicaciones adjuntas con respecto a que las magnitudes de señal aumentan por encima del punto de referencia B o disminuyen por debajo del punto de referencia B puede aplicarse igualmente a sistemas en los que las magnitudes de señal de los sensores de altura se cambian por encima y por debajo del punto de referencia B.

Calibración automática del controlador de cabezal cuando el sensor de altura no está montado en un elemento pivotante del cabezal.

El sistema y método anteriores de calibración de controladores de cabezal para cabezales en los que el sensor está montado en un elemento pivotante (por ejemplo, los morros en cabezales para maíz) son sustancialmente los mismos para la calibración de controladores de cabezal en los que el sensor de altura no está montado en un elemento pivotante, tal como en cabezales de plataforma y cabezales de tipo peine para cosechar grano pequeño (de manera colectiva a continuación en el presente documento “cabezales no pivotantes”). Sin embargo, en tales aplicaciones, debe apreciarse que dado que el sensor no está montado en un elemento pivotante, no habrá ningún cambio abrupto de las magnitudes de señal entre los puntos de referencia A y C y por tanto no es necesario realizar las etapas anteriormente identificadas para detectar la posición del punto de referencia B y/o la SPBM para los fines de aplicar un valor de BBG a las señales. Por lo demás, todas las realizaciones y métodos anteriores son igualmente aplicables a cabezales no pivotantes.

Puntuación de calibración y realimentación para operario

El estado actual de la técnica en cuanto a controles de cabezal simplemente proporciona al operario mensajes de pasa/no pasa, tales como “Fallo en la calibración - Tensión de sensor demasiado baja” o “Fallo en la calibración -Basculación de sensor inferior a 2,0 V”. Aunque tales sistemas de pasa/no pasa proporcionan a los operarios realimentación para identificar y resolver problemas principales con los sensores de altura de cabezal, tales sistemas de pasa/no pasa no proporcionan al operario mucha confianza de que la calibración de los sensores de altura sea precisa o de que el cabezal y/o los sensores estén configurados de manera apropiada para un rendimiento óptimo. Para proporcionar al operario confianza de que la calibración del controlador de altura de cabezal es precisa y de que el cabezal 12 y los sensores 16 están configurados de manera apropiada, la interfaz 102 puede estar programada para analizar las magnitudes de señal registradas para los fines de caracterizar los intervalos y las respuestas de los sensores de altura para los fines de identificar similitudes o discrepancias de las magnitudes de señal a lo largo de los sensores en diversas posiciones (por ejemplo, en los puntos de referencia A, B y C) o diferencias entre las magnitudes de señal registradas y las magnitudes de señal esperadas u otra anomalías. Esta información puede usarse entonces para proporcionar realimentación al operario de una manera que proporcionará al operario confianza de que el control de cabezal está calibrado de manera apropiada para un rendimiento fiable y/o realimentación que identificará errores de configuración de cabezal o sensor y/o sugerirá posibles resoluciones de anomalías detectadas que puedan afectar al rendimiento.

Las figuras 11-15 ilustran una realización para proporcionar realimentación a un operario en forma de una puntuación de calibración. Para los fines de esta realización, se supone que el cabezal tiene tres sensores de altura 16 (es decir, un sensor “izquierdo”, un sensor “derecho” y un sensor “central”). Sin embargo, debe apreciarse que el cabezal puede tener tan sólo uno o dos sensores de altura o cuatro o más sensores de altura dependiendo de la anchura de cabezal, en cuyo caso se registrarán las señales de salida para cada uno de los sensores de altura. Los ejemplos de las figuras 11-13 son ejemplos aplicables a cabezales en los que el sensor de altura está montado en un elemento pivotante (por ejemplo, cabezales para maíz), mientras que las figuras 14 y 15 son ejemplos aplicables a cabezales no pivotantes (por ejemplo, cabezales para grano).

Haciendo referencia a la figura 11, los valores de señal de salida medidos 110 en el punto de referencia A, el punto de referencia B y el punto de referencia C (es decir, SPAM, SPBM y SPCM) se registran para cada uno de los tres sensores de altura izquierdo, derecho y central 16. Entendiéndose que la SPBM se deriva de la identificación del cambio de pendiente de las magnitudes de señal tal como se describió anteriormente. Después se usan estos valores de señal de salida medidos 110 en el establecimiento de factores de puntuación 112 para cada uno de los sensores de altura izquierdo, derecho y central 16 instalados en el cabezal 12. En los ejemplos de las figuras 11-13, los factores de puntuación 112 incluyen el factor de “Ganancia” 112-1 (determinado tal como se identificó anteriormente); el factor de “Tiempo de punto de referencia B” 112-2 (que es el tiempo detectado para bajar el cabezal desde el punto de referencia A hasta el punto de referencia B); el factor de “Punto de referencia A a B” 112­ 3 (que es la diferencia entre la SPAM y la SPBM); y el factor de “Punto de referencia B a C” 112-4 (que es la diferencia entre la SPBM y la SPCM). También pueden usarse o tenerse en cuenta otros factores de puntuación adecuados para caracterizar el intervalo y la respuesta de los sensores de altura.

Basándose en los valores calculados para cada uno de los factores de puntuación 112, se identifican o calculan los valores máximos (“Máx.”), los valores mínimos (“Mín.”) y los valores promedio (“Prom.”) a lo largo de todos los sensores de altura. Después se usan estos valores en relación con un factor de ponderación (“Factor de pond.”) 114 para determinar un valor de “Penalización” 116 para cada factor de puntuación 112. Los factores de ponderación 114 usados para cada factor de puntuación 112 pueden variar dependiendo de la importancia atribuida a cada factor de puntuación 112 basándose en experiencia o pruebas. Por ejemplo, se asigna un factor de ponderación de “15” al factor de puntuación de “Ganancia” 112-1, mientras que se asigna un factor de ponderación de “40” al factor de puntuación de “Tiempo de punto de referencia B” 112-2. Por tanto, para los fines de esta realización, se considera que las desviaciones del periodo de tiempo para que un sensor detecte movimiento desde el punto de referencia A hasta el punto de referencia B (es decir, factor de puntuación de tiempo de punto de referencia B 112-2) tiene un mayor efecto sobre el rendimiento del sistema de control de cabezal que las desviaciones de los valores de ganancia y, por tanto, se atribuye un factor de ponderación 114 mayor al factor de puntuación de tiempo de punto de referencia B 112-2 que al factor de puntuación de ganancia 112-1. Como ejemplo, el valor de penalización 116 para el factor de puntuación de ganancia 112-1 se calcula de la siguiente manera:

Para determinar la puntuación de calibración 118, se resta la suma de los valores de penalización 116 para cada uno de los factores de puntuación 112 de un valor de puntuación máximo de “100”. En el ejemplo de la figura 11, se calcula que la puntuación de calibración 118 es un valor de “94”. Se considera que esto es una “buena” puntuación que indica que el control de altura de cabezal está calibrado de manera apropiada y que la configuración del cabezal y de los sensores de altura son apropiadas. Se considera que una puntuación de calibración de 60 o menos es una puntuación “mala” o “que no pasa” que indica que hay una falta de confianza en la calibración del sistema de control de altura de cabezal. Evidentemente, debe entenderse que proporcionar una puntuación de calibración es simplemente una de muchas posibles realizaciones para proporcionar a un operario realimentación de modo que el operario tenga confianza de que el control de cabezal está calibrado de manera apropiada para un rendimiento fiable. Además, con respecto a proporcionar una puntuación de calibración, hay muchos métodos posibles para determinar una puntuación de calibración. Por ejemplo, en vez de determinar una penalización que va a restarse de una puntuación máxima, los factores de puntuación pueden ser aditivos para producir una puntuación de calibración. Además, puede usarse cualquier intervalo de puntuación o manera de identificar un atributo de tipo de puntuación. Adicionalmente, puede usarse cualquier método de cálculo de un valor de penalización o valor aditivo para caracterizar un efecto sobre el rendimiento del sistema de control de cabezal.

En otro ejemplo tal como se muestra en la figura 12, basándose en los factores anteriormente comentados en el ejemplo de la figura 11, se calcula que la puntuación de calibración 118 es un valor de “52”. Haciendo referencia a los valores de penalización 116 en la figura 12, puede observarse que se aplica una penalización significativa para el factor de puntuación de “Punto de referencia B a C” 112-4. Un análisis de los valores para el factor de puntuación de “Punto de referencia B a C” 112-4 muestra que los sensores “derechos” estaban entrando en contacto con el suelo antes que los sensores izquierdos y centrales lo que indica una configuración inapropiada del cabezal o sensores de altura.

En aún otro ejemplo tal como se muestra en la figura 13, se calcula que la puntuación de calibración 118 es un valor de “39”, lo cual es una puntuación muy mala, que indica que hay una falta significativa de confianza en la calibración del sistema de control de altura de cabezal. Haciendo referencia a los valores de penalización 116, puede observarse que se aplicaron penalizaciones significativas para el factor de puntuación de “Punto de referencia B a C” 112-4 y para el factor de puntuación de “Tiempo de punto de referencia B” 112-2. Un análisis de los valores para el factor de puntuación de “Punto de referencia B a C” 112-4 muestra que los sensores “centrales” estaban entrando en contacto con el suelo antes que los sensores izquierdos y derechos, lo que indica una configuración inapropiada del cabezal o sensores de altura. Además, un análisis de los valores medidos revela que la señal de tensión para el sensor central en el punto de referencia C es menor que la señal de tensión para los sensores izquierdos y derechos, lo que indica que el sensor central se hacía rotar más que los sensores izquierdos y derechos. Estas combinaciones de factores indican que el suelo en el que se realizó el procedimiento de calibración no estaba nivelado, y en particular, indica que el suelo era más alto en el centro del cabezal que en los extremos.

En el ejemplo de la figura 14, que representa datos para un cabezal no pivotante, se muestran diferentes factores de ponderación 114 y factores de puntuación 112. De nuevo, también pueden usarse o tenerse en cuenta otros factores de ponderación y factores de puntuación adecuados para caracterizar el intervalo y la respuesta de los sensores de altura. En el ejemplo de la figura 14, se asigna un factor de ponderación de “50” al factor de puntuación de “Punto de referencia A a C” 112-5 (que es la diferencia entre la SPAM y la SPCM), y se asigna un factor de ponderación de “50” al factor de puntuación de “Dif. de basculación de L a R” 112-6 (que es la diferencia entre la SPAM y la SPCM de los sensores izquierdos y derechos únicamente). En el ejemplo de la figura 14, se calcula que la puntuación de calibración 118 es un valor de “96”. Se considera que esto es una “buena” puntuación que indica que el control de altura de cabezal está calibrado de manera apropiada y que la configuración del cabezal y de los sensores de altura son apropiadas.

En el ejemplo de la figura 15, se calcula que la puntuación de calibración 118 es un valor de “73”, lo cual es una puntuación aceptable, pero es baja, lo que indica que la confianza en la calibración no es muy alta. Haciendo referencia a los valores de Penalización 116, puede observarse que se aplicaron penalizaciones significativas al factor de puntuación de “Punto de referencia A a C” 112-5 y para el factor de puntuación de “Dif. de basculación de L a R” 112-6. Un análisis de estos valores muestra que los sensores “derechos” estaban entrando en contacto con el suelo antes que los sensores izquierdos y centrales lo que indica una configuración inapropiada del cabezal o los sensores de altura. Además, un análisis de los valores medidos revela que la señal de tensión para el sensor derecho en el punto de referencia C es menor que la señal de tensión para los sensores izquierdo y central lo que indica que el sensor derecho se hacía rotar más que los sensores izquierdo y central, y que el sensor central se hacía rotar más que el sensor izquierdo. Estas combinaciones de factores indican que el suelo en el que se realizó el procedimiento de calibración no estaba nivelado, y en particular, indican que el suelo era más alto en el lado derecho del cabezal que en el lado izquierdo.

Además de la puntuación de calibración que proporciona realimentación para dar al operario un sentido de confianza en la calibración del sistema de control de altura de cabezal, la interfaz 102 puede estar programada para proporcionar realimentación para operario basándose en un análisis de los datos. Tal como se identificó anteriormente en relación con las figuras 12 y 13, la interfaz 102 puede estar programada para reconocer determinadas anomalías en los datos medidos y calculados para sugerir posibles correcciones.

Por ejemplo, con respecto a los valores calculados en la figura 12, resultó evidente que los sensores derechos estaban entrando en contacto con el suelo antes que los sensores izquierdo y central. Esto indica que, o bien el suelo no está nivelado (es decir, más alto debajo del lado derecho del cabezal), o bien que el sensor derecho está colgando más bajo que los otros sensores. Mediante referencia cruzada de los valores medidos, otra anomalía indica que las tensiones para el sensor derecho en los puntos de referencia A y C son inferiores a las señales de tensión de los sensores izquierdo y central en los puntos de referencia A y C, pero las señales de tensión del sensor derecho en el punto de referencia B es superior a los sensores izquierdo y central en el punto de referencia B. Esta anomalía indica que la punta de morro derecha entró en contacto con el suelo antes y comenzó a pivotar antes que los morros izquierdo y derecho porque hubo menos cambio de tensión de lo esperado desde el punto de referencia A hasta el B en comparación con los cambios de tensión de los morros izquierdo y central desde el punto de referencia A hasta el B. Basándose en estos datos, la interfaz 102 puede estar programada para visualizar un mensaje de que el “Ángulo de morro derecho es demasiado inclinado”, por ejemplo.

De manera similar, con respecto a la figura 13, una comparación de las anomalías en los valores calculados y medidos indicó que el suelo estaba más alto en el centro del cabezal que en los extremos. Por tanto, la interfaz 102 puede estar programada para visualizar un mensaje de que el “Suelo no está nivelado - alto en el centro”, por ejemplo.

De manera similar, con respecto a la figura 15, una comparación de las anomalías en los valores calculados y medidos indicó que el suelo estaba más alto en el lado derecho del cabezal que en el lado izquierdo. Por tanto, la interfaz 102 puede estar programada para visualizar un mensaje de que el “Suelo no está nivelado - alto a la derecha”, por ejemplo.

También pueden proporcionarse otros tipos de realimentación al operario. Por ejemplo, si el sensor de altura “derecho” no está montado de manera apropiada o es defectuoso provocando una anomalía significativa de la SPAM, SPBM y/o SPCM en comparación con los valores correspondientes para los sensores izquierdo y central, la interfaz 102 puede estar programada para visualizar un mensaje tal como “Comprobar sensor derecho”.

Lo anterior son sólo unos pocos ejemplos del tipo de realimentación para operario que puede proporcionarse basándose en un análisis de anomalías en las señales de salida medidas o los valores calculados que están dentro del alcance de posible información de realimentación para operario.

La descripción anterior se presenta para permitir a un experto habitual en la técnica realizar y usar la invención y se proporciona en el contexto de una solicitud de patente y sus requisitos. Diversas modificaciones de la realización preferida del sistema, y los principios y características generales del sistema y los métodos descritos en el presente documento, resultarán evidentes para los expertos en la técnica. Por tanto, la presente invención no debe limitarse a las realizaciones del sistema y de los métodos descritas anteriormente e ilustradas en las figuras de dibujo, sino que se le debe otorgar el mayor alcance compatible con las reivindicaciones adjuntas.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

   i. Un método de calibración de un controlador de altura de cabezal (100), comprendiendo el controlador de altura de cabezal circuitería de procesamiento que puede recibir señales de salida procedentes de una pluralidad de sensores de altura (16) montados en un cabezal (12), siendo las señales de salida de magnitud variable con respecto a cambios de altura del cabezal (12) con respecto a una superficie (14), siendo el controlador de altura de cabezal sensible a las señales de salida procedentes de la pluralidad de sensores de altura (16), comprendiendo el método las etapas de:

   mover el cabezal (12) a través de un rango de movimiento con respecto a una superficie (14)

   caracterizado por:

   a medida que el cabezal (12) se mueve a través del rango de movimiento, recibir y almacenar a intervalos de toma de muestras predeterminados las magnitudes de señal de salida para cada uno de la pluralidad de sensores de altura (16);

   definir una magnitud de punto de referencia C (“SPCM”) para cada uno de la pluralidad de sensores de altura (16), en el que la SPCM es la magnitud de la señal de salida en la que se detecta un último cambio apreciable de las magnitudes de señal de salida entre intervalos de toma de muestras secuenciales a medida que el cabezal (12) se mueve hacia un punto más inferior del rango de movimiento;

   definir una magnitud de punto de referencia A (“SPAM”) para cada uno de la pluralidad de sensores de altura (16), en el que la SPAM es la magnitud de la señal de salida a una elevación predeterminada en el rango de movimiento del cabezal (12) por encima de la elevación correspondiente a la SPCM.
2. 2. El método según la reivindicación 1, en el que la SPAM se define por el intervalo de toma de muestras en el que se detecta un primer cambio apreciable de las magnitudes de señal de salida entre intervalos de toma de muestras secuenciales a medida que el cabezal (12) se mueve desde un punto más superior de la amplitud de movimiento.
3. 3. El método según la reivindicación 1, en el que la SPCM se define por un sensor de posición asociado con el movimiento de un elemento de soporte del cabezal (12), mediante lo cual cuando el sensor de posición identifica cuándo el cabezal (12) está en una parte inferior del rango de movimiento, se almacenan las magnitudes de señal de salida de cada uno de la pluralidad de sensores de altura.
4. 4. El método según la reivindicación 1, que comprende además la etapa de:

   definir una magnitud de punto de referencia B (“SPBM”) para cada uno de la pluralidad de sensores de altura (16), en el que la SPBM es la magnitud de la señal de salida en el intervalo de toma de muestras en el que se produce una primera desviación apreciable de una tasa de cambio de las magnitudes de señal de salida entre la SPAM y la SPCM.
5. 5. El método según la reivindicación 4, que comprende además la etapa de:

   aplicar un valor de ganancia para linealizar sustancialmente la tasa de cambio de las magnitudes de señal de salida entre la SPBM y la SPCM con la tasa de cambio de las magnitudes de señal de salida entre la SPBM y la SPAM.
6. 6. El método según la reivindicación 1, en el que el cabezal (12) se mueve a través del rango de movimiento a una velocidad sustancialmente constante y los intervalos de toma de muestras predeterminados son intervalos de tiempo.
7. 7. El método según la reivindicación 1, en el que los intervalos de toma de muestras predeterminados son cambios incrementales de la magnitud de señal de un sensor de posición asociado con el movimiento de un elemento de soporte del cabezal (12).
8. 8. El método según la reivindicación 1 ó 4, que comprende además la etapa de:

   identificar anomalías entre las magnitudes de señal de salida a través de la pluralidad de sensores de altura (16) en puntos predefinidos de los intervalos de toma de muestras.
9. 9. El método según la reivindicación 8 que comprende además la etapa de:

   caracterizar el rendimiento previsto del controlador de altura de cabezal (100) en condiciones de funcionamiento basándose en las anomalías.
10. 10. El método según la reivindicación 9, en el que las anomalías incluyen discrepancias entre valores de SPAM y SPCM de los más externos de la pluralidad de sensores de altura (16) o en el que las anomalías incluyen discrepancias entre valores de SPAM y SPCM a través de la pluralidad de sensores de altura (16).
11. 11. El método según la reivindicación 9, en el que la caracterización del rendimiento previsto del controlador de altura de cabezal (100) incluye una puntuación de calibración (118).
12. 12. El método según la reivindicación 8, que comprende además la etapa de:

    visualizar recomendaciones visualizables por un operario basándose en las anomalías identificadas.
13. 13. El método según la reivindicación 9, que comprende además la etapa de:

    visualizar recomendaciones visualizables por un operario basándose en el rendimiento previsto caracterizado del controlador de altura de cabezal (100).
14. 14. El método según la reivindicación 9, que comprende además la etapa de:

    visualizar recomendaciones visualizables por un operario basándose en la puntuación de calibración (118).
15. 15. El método según la reivindicación 9, en el que las recomendaciones incluyen:

    caracterizaciones de la superficie (14), o identificar si elementos del cabezal (12) están colocados de manera inapropiada o identificar si uno de la pluralidad de sensores de altura (16) necesita atención.