KR20180130932A - 농작업차량에서의 수평제어 시스템 - Google Patents

농작업차량에서의 수평제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 농작업차량에서의 수평제어 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량에서의 수평제어 시스템은, 작업지에서 여러 작업을 수행하는 농작업차량 또는 이에 장착되는 농작업기의 기울기를 제어함에 있어, 미리 설정된 시간 또는 거리 구간에 대하여 측정된 상기 작업지의 경사도에 대한 이동 평균값 등을 이용하여 기울기 제어 목표치를 산출하고, 이를 이용하여 상기 농작업차량 또는 이에 장착되는 농작업기의 수평을 제어함으로써, 작업지의 경사도가 일정하게 유지되지 않고 수시로 변화하는 경우에도 작업자가 기울기 제어 목표치를 수시로 변경해 주지 않고도 변화되는 작업지의 기울기에 대응하여 농작업차량 또는 이에 부착되는 농작업기의 수평 제어를 적절하게 수행할 수 있도록 하는 농작업차량에서의 수평제어 시스템을 제공한다.

Description

농작업차량에서의 수평제어 시스템 {HORIZONTAL CONTROL SYSTEM FOR AGRICULTURAL WORKING MACHINE}
본 발명은 농작업차량에서의 수평제어 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 작업지에서 여러 작업을 수행하는 농작업차량 또는 이에 장착되는 농작업기의 기울기를 제어함에 있어, 미리 설정된 시간 또는 거리 구간에 대하여 측정된 상기 작업지의 경사도에 대한 이동 평균값 등을 이용하여 기울기 제어 목표치를 산출하고, 이를 이용하여 상기 농작업차량 또는 이에 장착되는 농작업기의 기울기를 제어하는 수평제어 시스템에 관한 것이다.
트랙터, 콤바인, 이앙기 등 농작업차량에서는 작업지의 경사도 변화에 대응하여 상기 농작업차량 또는 이에 부착되는 농작업기의 수평을 조절하기 위한 수평제어장치를 구비하게 된다. 예를 들어, 도 1에 예시되어 있는 트랙터(1)에서는 3점링크 등 연결링크(5)에 로터리기, 복토기, 정지기 등 다양한 농작업기를 부착하여 여러 작업을 수행할 수 있는데, 트랙터(1)에서 수행하는 작업의 특성에 따라서는 상기 농작업기의 기울기를 적절하게 조절하여 주는 것이 요구되는 바, 상기 트랙터(1)는 수평제어장치(6)를 이용하여 상기 농작업기의 기울기를 제어하게 된다. 이와 관련하여, 도 2에서는 트랙터(1)에서 다양한 농작업기를 부착하는데 사용되는 3점링크(5)의 통상적인 구조를 도시하고 있다. 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 트랙터(1)의 3점링크(5)는 트랙터 차량본체(2)와 상기 농작업기를 연결하는 한 쌍의 하부링크(5a), 상기 하부링크(5a)의 상부에 배치되어 상기 농작업기와 상기 트랙터 차량본체(2)를 연결하는 상부링크(5b) 및 상기 한 쌍의 하부링크(5a)에 각각 설치되며 일측과 타측이 상기 하부링크(5a) 및 상기 트랙터 차량본체(2)와 연결되는 지지링크(5c)를 포함할 수 있으며, 이때 상기 한 쌍의 지지링크(5c) 중 적어도 하나에는 상기 지지링크(5c)의 길이를 가변시킬 수 있는 수평제어장치(6)가 구비되어, 상기 수평제어장치(6)의 실린더(6a) 길이를 가변하여 줌으로써, 상기 3점링크(5)에 부착되는 농작업기의 기울기를 조절하는 구조를 가진다.
종래에는 상기 농작업차량(1) 또는 이에 부착되는 농작업기(8, 도 3 및 도 4에 도시됨)의 기울기를 제어함에 있어서, 평지에서의 작업을 위하여 해수면 또는 평지의 경사도를 기준으로 수평을 제어하는 수평 자동 모드(도 3의 (A)를 기준으로 수평 제어)와 소정의 기울기를 가지는 경사지에서의 작업을 위하여 작업 개시 시점 등의 작업지의 경사도를 기울기 제어 목표치로 설정하여 수평을 제어하는 수평 경사지 모드(도 4의 (B)를 기준으로 수평 제어) 등의 방법으로 농작업차량(1) 또는 이에 부착되는 농작업기(8)의 수평을 제어하였다.
그런데, 상기한 종래 기술에서는 작업지의 경사도가 일정하게 유지되지 않고 지속적으로 변화하는 경우, 작업지의 경사도 변화에 대응하여 작업을 수행하기 위해서는 작업자가 상기 수평 경사지 모드에서의 기울기 제어 목표치를 수시로 변경해 주어야 하는 불편함이 따를 수 있으며, 또한 반복적인 기울기 제어 목표치의 변경 작업으로 인하여 작업 효율이 떨어지는 문제가 나타날 수 있었다.
나아가, 작업자가 적절한 시점에 기울기 제어 목표치를 설정해 주지 못하는 경우, 작업지의 기울기 변화에 대응하여 적절한 수평 제어가 이루어지지 못하는 문제도 발생할 수 있었다.
한국 공개특허공보 제10-2000-0031741호(2000.06.05)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로, 작업지의 경사도가 일정하게 유지되지 않고 수시로 변화하는 경우에도, 작업자가 상기 작업지에서 작업하는 농작업차량(1) 또는 이에 부착되는 농작업기(8)에 대한 기울기 제어 목표치를 수시로 변경해 주지 않고도 상기 작업지의 경사도 변화에 대응하여 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 수평 제어를 적절하게 수행할 수 있도록 하는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에서는 수시로 변화되는 작업지의 경사도에 따른 작업자의 반복적인 기울기 제어 목표치 변경 작업으로 인한 작업 효율의 저하 및 부정확한 수평 제어를 방지할 수 있는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술 분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)의 수평제어 시스템은, 작업지에서 여러 작업을 수행하는 농작업차량(1) 또는 상기 농작업차량(1)에 부착되는 농작업기(8)의 기울기를 조절하는 수평제어 시스템으로서, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)에 설치되어 상기 작업지의 경사도를 감지하는 제1센서(100); 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하는 수평제어장치(6); 및 미리 설정된 제1 구간 동안 상기 제1센서(100)에서 감지된 상기 작업지의 경사도 측정치를 이용하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치를 산출하고, 산출된 상기 기울기 제어 목표치에 따라 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어하는 제어부(400);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부(400)는, 상기 제1 구간 동안 상기 제1센서(100)에서 감지된 상기 작업지의 경사도 측정치에 대한 이동 평균값을 산출하고, 산출된 상기 이동 평균값을 이용하여 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 상기 기울기 제어 목표치를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제어부(400)는, 미리 설정된 시간 또는 거리 간격(interval) 마다, 상기 제1 구간에 대한 상기 작업지의 경사도 측정치를 이용하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 상기 기울기 제어 목표치를 산출하고, 산출된 상기 기울기 제어 목표치에 따라 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부(400)는, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 이동 속도의 변화를 고려해 상기 제1센서(100)에서 측정되는 상기 작업지의 경사도 측정치를 보정하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 상기 기울기 제어 목표치를 산출할 수 있다.
나아가, 상기 제어부(400)는, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 이동 방향이 미리 설정된 기준치 이상 변화하는 경우, 상기 이동 방향의 변화를 고려해 상기 제1센서(100)에서 감지된 상기 작업지의 경사도 측정치를 보정하거나 선별하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 상기 기울기 제어 목표치를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제어부(400)는, 상기 제1센서(100)에서 측정되는 상기 작업지의 경사도의 변화를 고려하여, 상기 제1 구간의 길이를 결정할 수 있다.
또한, 상기 제어부(400)는, 특정 시점에서의 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기와 산출된 상기 기울기 제어 목표치의 차이가 미리 설정된 임계치를 넘어서는 경우에만 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템은, 작업지에서 여러 작업을 수행하는 농작업차량(1) 또는 이에 장착되는 농작업기(8)의 기울기를 제어함에 있어, 미리 설정된 시간 또는 거리 구간에 대하여 측정된 상기 작업지의 경사도에 대한 이동 평균값 등을 이용하여 기울기 제어 목표치를 산출하고, 이를 이용하여 상기 농작업차량(1) 또는 이에 장착되는 농작업기(8)의 수평을 제어함으로써, 작업지의 경사도가 일정하게 유지되지 않고 수시로 변화하는 경우에도 작업자가 기울기 제어 목표치를 수시로 변경해 주지 않고도 변화되는 작업지의 기울기에 대응하여 농작업차량(1) 또는 이에 부착되는 농작업기(8)의 수평 제어를 적절하게 수행할 수 있도록 하는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명에서는 수시로 변화하는 작업지의 경사도에 대응하기 위하여 작업자가 반복적으로 기울기 제어 목표치를 변경해 주어야 함으로써 나타날 수 있는 작업 효율의 저하 및 부정확한 수평 제어를 효과적으로 억제할 수 있는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 통상의 농작업차량(1)의 측면도이다.
도 2는 통상의 농작업차량(1)의 연결링크(5)와 수평제어장치(6)를 도시한 사시도이다.
도 3과 도 4는 종래 기술에 따라 농작업차량(1) 또는 농작업기(8)의 수평을 제어하는 시스템의 동작에 대한 설명도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)의 수평제어 시스템에 의하여 산출된 기울기 제어 목표치를 예시하는 그래프이다.
도 9는 본 발명의 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예로서 농작업차량(1)의 이동 방향 변화에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다
도 12는 본 발명의 일 실시예로서 농작업차량(1)의 이동 속도 변화에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예로서 작업지의 경사도 변화에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 14는 본 발명의 일 실시예로서 임계치 크기에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 첨가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 실시될 수 있음은 물론이다.
먼저, 도 1과 도 2를 참조하여 통상의 농작업차량(1)의 구조 및 상기 농작업차량(1) 또는 이에 부착되는 농작업기(8, 도 3 및 도 4에 도시됨)의 수평 제어에 대하여 간단하게 살핀 후, 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템에 대하여 설명한다.
우선, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 통상의 트랙터 등의 농작업차량(1)은 차량본체(2)와 상기 차량본체(2)에 농작업기(8)를 연결하기 위한 3점링크(3 points link) 등의 연결링크(5)를 포함하여 구성될 수 있다. 이때, 상기 차량본체(2)는 엔진(도시되지 않음)과 변속기(도시되지 않음) 등을 포함할 수 있으며, 이외에도 상기 농작업차량(1)의 구동과 작업에 필요한 다양한 장치들이 설치될 수 있다.
상기 농작업차량(1)은 작업지의 기울기 변화에 대응하여 상기 농작업차량(1) 또는 이에 부착되는 농작업기(8)의 수평을 조절하기 위한 수평제어장치(6)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 트랙터 등 농작업차량(1)에 구비되는 3점링크 등 연결링크(5)에는 부착되는 농작업기(8)의 기울기를 조절할 수 있는 수평제어장치(6)가 구비되어, 상기 3점링크 등 연결링크(5)에 부착되는 농작업기(8)의 기울기를 조절할 수 있게 된다.
이에 따라, 현재에는 작업자가 작업 개시하는 시점 등에서 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 특정한 각도로 설정하여 줌으로써, 상기 작업을 수행하는 동안 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 설정된 특정 각도로 유지하게 된다.
그런데, 도 5에서 볼 수 있는 바와 같이, 작업지의 경사도가 수시로 변화할 수 있는 바, 앞서 설명한 바와 같이 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 특정한 각도로 설정하는 경우 상기 작업지의 경사도 변화에 따라 수시로 상기 설정을 바꾸어 주어야 하는 문제가 따른다. 특히, 상기 농작업차량(1)의 이동 방향이 바뀌는 경우 등과 같이 작업지의 경사도가 변하지 않더라도 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기 설정이 달라져야 하는 경우가 발생할 수도 있다.
이에 따라, 반복적인 설정 작업으로 인하여 작업 효율이 떨어지는 문제가 나타날 수 있으며, 나아가 수평 제어가 정확하게 이루어지지 못하는 문제도 따를 수 있다.
이에 대하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템에서는, 작업지에서 여러 작업을 수행하는 농작업차량(1) 또는 이에 장착되는 농작업기(8)의 기울기를 제어함에 있어, 미리 설정된 구간에 대하여 측정된 상기 작업지의 경사도에 대한 이동 평균값 등을 이용하여 기울기 제어 목표치를 산출하고, 이를 이용하여 상기 농작업차량(1) 또는 이에 장착되는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어함으로써, 작업지의 경사도가 수시로 변화하는 경우에도 작업자가 기울기 제어 목표치를 수시로 변경해 주지 않고도 변화되는 작업지의 기울기에 대응하여 상기 농작업차량(1) 또는 이에 부착되는 상기 농작업기(8)의 기울기를 적절하게 제어할 수 있게 된다.
보다 구체적으로 도 6에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 블록도를 예시하고 있다. 도 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템은, 작업지에서 여러 작업을 수행하는 농작업차량(1) 또는 상기 농작업차량(1)에 부착되는 농작업기(8)의 기울기를 조절하는 수평제어 시스템으로서, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)에 설치되어 상기 작업지의 경사도를 감지하는 제1센서(100), 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하는 수평제어장치(6) 및 미리 설정된 제1 구간 동안 상기 제1센서(100)에서 감지된 상기 작업지의 경사도 측정치를 이용하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치를 산출하고, 상기 산출된 기울기 제어 목표치에 따라 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어하는 제어부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템에서, 상기 수평제어장치(6)는 상기 농작업차량(1) 및 상기 농작업기(8) 사이에 배치되어 상기 농작업기(8)를 기울기를 조절하는 실린더(6a) 및 상기 실린더(6a)에 동력을 제공하는 리프트밸브(6b)를 포함하여 구성될 수 있으며, 또한 상기 실린더(6a)의 길이 등을 측정하여 상기 농작업기(8)의 현재 기울기를 산출하는데 사용되는 제2센서(200)가 더 포함될 수 있다.
아래에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템을 각 구성 요소 별로 나누어 보다 자세하게 설명한다.
먼저, 제1센서(100)는 농작업차량(1) 또는 농작업기(8)에 설치되어 작업지의 경사도를 감지하게 된다. 상기 제1센서(100)로서 기울기센서나 자이로센서 등을 사용할 수 있으며, 이외에도 상기 농작업차량(1) 또는 농작업기(8)의 기울어짐을 측정할 수 있는 다양한 센서가 사용될 수도 있다.
예를 들어, 상기 제1센서(100)는 상기 농작업차량(1)의 변속기케이스 등에 설치된 기울기센서일 수 있으며, 이때 상기 제1센서(100)는 상기 농작업차량(1)이 작업을 위해 이동하는 경우, 상기 작업지의 경사도에 따른 상기 농작업차량(1)의 기울어짐을 감지하여, 상기 작업지의 경사도를 측정할 수 있다.
나아가, 상기 제1센서(100)는 반드시 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울어짐을 감지하여, 상기 작업지의 경사도를 측정하여야 하는 것은 아니며, 이외에도 상기 작업지의 경사도를 직접 측정하는 등 상기 작업지의 경사도를 측정할 수 있는 다양한 방법이 사용될 수도 있다.
상기 제1센서(100)는 측정된 데이터를 상기 제어부(400)로 전송하여 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하는데 활용하도록 할 수 있다.
이어서, 수평제어장치(6)는 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하게 된다.
보다 구체적인 예로서, 상기 수평제어장치(6)는 도 7에서 볼 수 있는 바와 같이, 리프트밸브(6b)를 통해 제공되는 유압을 이용하여 연결링크(5)에 구비되는 실린더(6a)의 길이를 조절함으로써, 상기 연결링크(5)에 부착되는 농작업기(8)의 기울기를 제어할 수 있게 된다.
이때, 상기 실린더(6a) 등에 부착되어 상기 실린더(6a)의 길이를 측정하여 상기 농작업기(8)의 현재 기울기를 산출하는데 사용되는 제2센서(200)의 측정 데이터를 이용하여 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어할 수도 있다. 이때, 상기 제2센서(200)는 실린더로드의 이동에 따른 상기 실린더(6a)의 길이를 물리적으로 측정하는 실린더위치센서일 수도 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 실린더(6a)의 길이를 측정할 수 있는 다양한 센서들이 적용될 수 있고, 그 장착 위치도 센서의 종류에 따라 달라질 수 있다.
또한, 상기 수평제어장치(6)는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하는데 그치지 않고, 이양기나 콤바인 하베스터 등 농작업차량(1)의 기울기를 제어할 수도 있음은 앞서 설명한 바와 같다.
마지막으로, 상기 제어부(400)에서는 미리 설정된 제1 구간 동안 상기 제1센서(100)에서 감지된 상기 작업지의 경사도 측정치를 이용하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치를 산출하고, 상기 산출된 기울기 제어 목표치에 따라 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어함으로써, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 조절하게 된다.
보다 구체적으로, 상기 제어부(400)에서는 상기 제1센서(100)로부터 상기 도 5에 도시된 측정된 작업지에 대한 경사도 데이터를 수집한 후, 미리 설정된 제1 시간 구간(time interval)에 대한 경사도 측정 데이터를 이용하여, 상기 제1 시간 구간의 경사도를 대표할 수 있는 값을 산출하고, 이로부터 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치를 산출할 수 있다.
예를 들어, 상기 제어부(400)에서는 현재 시점에서의 기울기 제어 목표치를 산출함에 있어서, 미리 설정된 시간 간격(예를 들어, 1초)마다 측정되는 상기 제1센서(100)의 측정 데이터를 수집한 후, 상기 제1 시간 구간(예를 들어, 10초)에 대하여, 즉 최근 10초 동안 측정된 상기 제1센서(100)의 측정 데이터에 대한 이동 평균(moving average) 값을 산출하여, 상기 제1 시간 구간에 대한 경사도의 대표값으로 산정할 수 있으며, 이로부터 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)에 대한 기울기 제어 목표치를 산출할 수 있게 된다.
도 8에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)의 수평제어 시스템에 의하여 미리 설정된 제1 시간 구간에 대한 이동 평균을 이용하여 산출된 기울기 제어 목표치를 예시하고 있다. 도 8에서 볼 수 있는 바와 같이, 미리 설정된 제1 시간 구간에 대한 이동 평균을 이용하여 기울기 제어 목표치를 산출하고, 이를 이용하여 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)에 대한 기울기를 제어함으로써, 작업지의 경사도가 급작스럽게 변화하더라도 작업지의 전반적인 경사도에 따라 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)에 대한 기울기를 효과적으로 제어할 수 있음을 알 수 있다.
이때, 상기 제1 구간으로서 반드시 미리 설정된 시간 구간을 사용하여야 하는 것은 아니며, 미리 설정된 거리에 대한 거리 구간을 포함하여 다양한 구간을 사용할 수도 있다.
또한, 상기 제1 구간의 경사도 측정 데이터를 이용하여 반드시 이동 평균(moving average)을 산출하여야 하는 것은 아니며, 상기 제1 구간의 경사도 측정 데이터를 효과적으로 대표할 수 있는 값이라면 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 구간의 시작점과 끝점에 대한 경사도 측정 데이터의 평균을 사용하거나, 상기 제1 구간의 최대점과 최소점에 대한 경사도 측정 데이터의 평균을 사용할 수도 있으며, 나아가 상기 제1 구간을 다시 복수의 서브 구간으로 나누어 최근의 구간에 가중치를 부여하는 등 구간에 따라 가중치를 다르게 부여할 수도 있다.
산출된 상기 제1 구간에 대한 대표값은 추가적인 연산 과정을 거쳐 기울기 제어 목표치로 산출되거나, 추가 연산 없이 바로 기울기 제어 목표치로 사용될 수도 있다.
나아가, 상기 제어부(400)는 미리 설정된 시간 또는 거리 간격(interval) 마다, 상기 제1 구간에 대한 상기 작업지의 경사도 측정치를 이용하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치를 산출하고, 이를 이용하여 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어할 수 있다.
보다 구체적인 예를 들어, 앞서 설명한 바와 같이 경사도 측정 데이터에 대한 이동 평균을 이용하여 기울기 제어 목표치를 산출하는 경우, 상기 제어부(400)는 미리 설정된 시간 간격(예를 들어, 1초)마다 측정되는 상기 제1센서(100)의 측정 데이터를 수집한 후, 미리 설정된 상기 제1 시간 구간(예를 들어, 10초)에 대한, 즉 최근 10초 동안 측정된 경사도 측정 데이터에 대한 이동 평균을 구한 후, 이로부터 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치를 산출하여 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어할 수 있다. 이에 따라, 상기 제어부(400)는 상기 미리 설정된 시간 간격(예를 들어, 5초)마다 상기 기울기 제어 목표치를 갱신하면서 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 효과적으로 제어할 수 있게 된다.
나아가, 상기 제어부(400)는 미리 설정된 거리 간격(예를 들어, 1미터) 마다, 상기 제1 구간(예를 들어, 10미터)에 대한 상기 작업지의 경사도 측정치를 이용하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치를 산출하고, 이를 이용하여 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어할 수도 있다.
도 9와 도 10에서는 본 발명의 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 도면이 예시되어 있다. 아래에서는 도 9와 도 10을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템의 동작을 보다 자세하게 살핀다.
도 9에서 제1센서(100)는 작업지의 경사도(도 9의 a1)를 측정하여 측정된 데이터를 제어부(400)로 전송하게 된다. 또한, 상기 제어부(400)에서는 앞서 설명한 바와 같이 미리 설정된 제1 구간에 대한 상기 작업지의 경사도 측정치를 이용하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치(a2)를 산출하고, 상기 산출된 기울기 제어 목표치에 따라 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어하게 된다.
이때, 앞서 설명한 바와 같이 통상의 농작업차량(1)에서는 수평 자동 모드 또는 수평 경사지 모드를 이용하여 수평 제어를 실시하게 되는 바, 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템에서도 상기 수평 자동 모드 및 수평 경사지 모드를 확장하여 상기 농작업차량(1) 또는 이에 부착되는 농작업기(8)의 수평을 제어하는 경우에 대하여 설명한다. 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 상기 제어부(400)는 현재 수평 제어 모드가 수평 자동 모드(S100)인지 또는 수평 경사지 모드(S200)인지 판단할 수 있다. 이에 따라, 수평 자동 모드인 경우에는 종래 기술에 따라 기울기 제어 목표치(θ0)를 평지의 기울기(0°)로 설정(S110)할 수 있으며, 수평 경사지 모드인 경우에는 앞서 설명한 바와 같이, 미리 설정된 제1 구간에 대한 상기 작업지의 경사도 측정치를 이용하여 기울기 제어 목표치(θ0)를 산출할 수 있다. 보다 구체적인 예로서, 미리 설정된 시간 구간에서의 상기 작업지의 경사도에 대한 이동 평균을 이용하여 기울기 제어 목표치(θ0)를 산출하여 기울기 제어 목표치(θ0)를 설정(S210)할 수도 있다.
이어서, 현재 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기(θn)와 산출된 상기 기울기 제어 목표치(θ0)의 차이가 미리 설정된 임계치(θd)를 넘어서는지 판단(S300)하여, 그 차이가 임계치(θd)보다 큰 경우에만 수평제어장치(6)를 작동시켜 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 조절하도록 함으로써, 노이즈나 오차에 의한 오동작을 억제하여 보다 안정적인 수평 제어를 수행하도록 할 수도 있다.
도 10에서는 본 발명이 수평 경사지 모드를 대체하는 것으로 설명하고 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 수평 자동 모드 및 수평 경사지 모드와 별개의 다른 동작 모드로 추가되거나, 상기 수평 경사지 모드에 대한 옵션으로 설정할 수 있도록 하는 등 다양한 방식으로 구현될 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템에서, 상기 제어부(400)는 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 이동 방향이 미리 설정된 기준치 이상 변화하는 경우, 상기 이동 방향의 변화를 고려해 상기 제1센서(100)에서 감지된 상기 작업지의 경사도 측정치를 보정하거나 선별하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치를 산출할 수도 있다. 예를 들어, 도 11에서 볼 수 있는 바와 같이, 농작업차량(1)이 ①번 경로를 따라 이동하다가 이동 방향을 바꿔 ②번 경로를 따라 이동하는 경우, 상기 ①번 경로에서의 경사도 측정치를 상기 ②번 경로에서의 경사도 측정치와 혼용하여 사용하기 보다는, 상기 ②번 경로에서의 측정 데이터를 선별하여 사용하거나, 상기 ①번 경로에서의 경사도 측정치의 영향을 줄일 수 있도록 미리 설정된 가중치를 부가하거나, 상기 농작업차량(1)의 회전 정도를 고려하여 상기 ①번 경로에서의 경사도 측정치를 보정하는 등의 과정을 거쳐 상기 기울기 제어 목표치를 산출함으로써, 상기 ②번 경로에서의 기울기 제어 목표치를 보다 정확하게 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템에서, 상기 제어부(400)는 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 이동 속도의 변화를 고려해 상기 제1센서(100)에서 측정되는 상기 작업지의 경사도 측정치를 보정하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치를 산출할 수도 있다.
예를 들어, 도 12에서 볼 수 있는 바와 같이 상기 농작업차량(1)의 이동 속도가 변화하는 경우, t0 이하의 시간에서는 상기 농작업차량(1)이 이동하지 않고 있는 상황이므로, 이때 측정된 작업지의 경사도 데이터는 초기 위치에서의 경사도로서 고려할 수 있을 뿐이며, t0 내지 t1 사이의 시간에서는 V0의 속도로 이동하고, t1 내지 t2 사이의 시간에서는 상기 V0보다 빠른 V1의 속도로 이동하게 되는 바, 상기 작업지의 경사도를 보다 정확하게 산출하기 위해서는 상기 제1센서(100)가 일정한 시간마다 측정하는 경사도 측정 데이터를 상기 농작업차량(1)의 이동 속도를 고려하여 동일한 거리 간격으로 보정하여 줌으로써, 상기 작업지의 경사도를 보다 정확하게 반영하여 상기 기울기 제어 목표치를 산출할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템에서, 상기 제어부(400)는 상기 제1센서(100)에서 측정되는 상기 작업지의 경사도의 변화를 고려하여, 상기 제1 구간의 길이를 결정할 수도 있다. 도 13에서 볼 수 있는 바와 같이, 도 13의 (A) 구간에서는 작업지의 경사도가 비교적 서서히 상승하다가, 도 13의 (B) 구간에서는 작업지의 경사도가 비교적 빠르게 하강하며, 또한 도 13의 (C) 구간에서는 작업지의 경사도가 다시 비교적 빠르게 상승하고 있음을 알 수 있다.
이때, 상기 작업지의 경사도가 반전하거나, 상대적으로 빠르게 상승 또는 하강하는 구간(예를 들어, 도 13의 (B) 구간)에서는 상기 이동 평균 등을 구하는데 사용되는 상기 제1 구간의 길이를 상대적으로 짧게 설정하여 줌으로써, 경사도의 반전 또는 경사도의 빠른 변화를 보다 신속하게 반영하여 상기 기울기 제어 목표치를 산출하도록 할 수도 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템에서, 상기 제어부(400)는 특정 시점에서의 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기와 산출된 상기 기울기 제어 목표치의 차이가 미리 설정된 임계치를 넘어서는 경우에만 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어하도록 함으로써, 센서에서의 노이즈나 오차에 의한 오동작을 억제하여 보다 안정적인 수평 제어를 수행하도록 할 수도 있다.
예를 들어 도 14를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템에서의 노이즈 제거 과정을 살핀다. 먼저, 본 발명에서 제1센서(100)로서 사용될 수 있는 기울기센서 및 자이로센서 등의 신호는 노이즈를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 센서의 신호를 이용하여 작업지의 경사도를 구하거나, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)에 대한 기울기 제어 목표치를 산출하고, 이에 따른 수평제어를 수행하는 경우 상기 노이즈에 의한 오류가 발생할 수 있고 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)에 대한 수평 제어가 부정확하게 수행될 수 있다. 나아가, 작업 중 무시할 수 있는 정도의 기울기 변화에 대해 모두 반응하여 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)에 대한 수평제어를 실시하게 되면 오히려 작업의 효율이 낮아질 수도 있다. 이에 따라, 제어부(400)는 상기 제1센서(100) 등 센서의 신호가 미리 설정된 임계치 범위 이하인 경우 노이즈로 인식하여 무시하고, 상기 센서의 신호가 미리 설정된 임계치를 넘어서는 경우에만 이를 이용하여 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)에 대한 수평제어를 수행하도록 할 수 있다.
이에 따라, 도 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 임계치를 조절하여 줌으로써, 수평제어가 보다 민감하게 수행되도록 하거나, 수평제어가 보다 안정적으로 수행되도록 할 수 있으며, 이에 따라 상기 임계치 범위를 미리 정함에 있어서는, 사용되는 센서의 종류 및 상기 농작업차량(1)의 작업 환경 등을 고려하여 그 민감도를 조절함으로써, 노이즈에 의한 오류를 억제하고 보다 안정적으로 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 수평제어를 효과적으로 수행할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경, 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면들에 의해서 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의해서 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
(1) : 농작업차량 (2) : 차량본체
(5) : 연결링크 (6) : 수평제어장치
(6a) : 실린더 (6b) : 리프트밸브
(8) : 농작업기 (100) : 제1센서
(200) : 제2센서 (400) : 제어부

Claims (7)

  1. 작업지에서 여러 작업을 수행하는 농작업차량(1) 또는 상기 농작업차량(1)에 부착되는 농작업기(8)의 기울기를 조절하는 수평제어 시스템에 있어서,
    상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)에 설치되어 상기 작업지의 경사도를 감지하는 제1센서(100);
    상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하는 수평제어장치(6); 및
    미리 설정된 제1 구간 동안 상기 제1센서(100)에서 감지된 상기 작업지의 경사도 측정치를 이용하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 기울기 제어 목표치를 산출하고, 산출된 상기 기울기 제어 목표치에 따라 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어하는 제어부(400);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 제1 구간 동안 상기 제1센서(100)에서 감지된 상기 작업지의 경사도 측정치에 대한 이동 평균값을 산출하고,
    산출된 상기 이동 평균값을 이용하여 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 상기 기울기 제어 목표치를 산출하는 것을 특징으로 하는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    미리 설정된 시간 또는 거리 간격(interval) 마다, 상기 제1 구간에 대한 상기 작업지의 경사도 측정치를 이용하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 상기 기울기 제어 목표치를 산출하고,
    산출된 상기 기울기 제어 목표치에 따라 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 이동 속도의 변화를 고려해 상기 제1센서(100)에서 측정되는 상기 작업지의 경사도 측정치를 보정하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 상기 기울기 제어 목표치를 산출하는 것을 특징으로 하는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 이동 방향이 미리 설정된 기준치 이상 변화하는 경우,
    상기 이동 방향의 변화를 고려해 상기 제1센서(100)에서 감지된 상기 작업지의 경사도 측정치를 보정하거나 선별하여, 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기를 제어하기 위한 상기 기울기 제어 목표치를 산출하는 것을 특징으로 하는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    상기 제1센서(100)에서 측정되는 상기 작업지의 경사도의 변화를 고려하여, 상기 제1 구간의 길이를 결정하는 것을 특징으로 하는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부(400)는,
    특정 시점에서의 상기 농작업차량(1) 또는 상기 농작업기(8)의 기울기와 산출된 상기 기울기 제어 목표치의 차이가 미리 설정된 임계치를 넘어서는 경우에만 상기 수평제어장치(6)의 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 농작업차량(1)에서의 수평제어 시스템.
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