SE530382C2 - Anordning för styrning och/eller reglering av en lantbruksmaskin medelst en bildinsamlings och bearbetningsanordning - Google Patents

Description

25 30 35 530 382 2 Dessa kända Iantbruksmaskinstyrningar med videobildregistrering fungerari praktiken dock enbart godtyckligt. Ett problem är härmed att de registrerade bilderna kan visa i det närmaste oräkneliga variationer och som en följd kan bildanalysen bli i det närmaste hur komplex som helst. Det före jordbruksmaskinen liggande fältavsnittet, som ska köras över och vilket iakttas av kamerorna, kan följaktligen varieras i det närmaste hur som helst och håller sig inte inom förbestämda ramar, vilket gör bildanalysen ytterst svår.

Uppgiften som ligger till grund för den föreliggande uppfinningen är att anordna en förbättrad anordning för styrning respektive reglering av sådana lantbruksmaskiner, vilken eliminerar nackdelarna med känd teknik och vidare- utvecklar de sistnämnda pà ett fördelaktigt sätt. Företrädesvis kan en i praktiken verkligen tillförlitlig och hanterbar bildregistrering och -behandling uppnås, vilken säkerställer en pålitlig maskinstyrning.

Denna uppgift löses enligt uppfinningen genom en anordning enligt patentkrav 1. Fördelaktiga utförandeformer av uppfinningen definieras i underkraven.

Den föreliggande uppfinningen avser därmed den från den nämnda kända tekniken avvikande vägen att med hjälp av en kamera inte registrera det obearbetade fältet med dess variationer som kan vara i det närmaste vilka som helst, utan istället registrera den av jordbruksmaskinen producerade arbetsmängden, vilken regelbundet bara har ett begränsat antal variationer, och med hjälp av de därmed av mindre variationer påverkade bilderna styra respektive reglera jordbruksmaskinen. Den på jordbruksmaskinen anordnade kameran är enligt uppfinningen riktad mot den av lantbruksmaskinen producerade arbetsmängden och åstadkommer en bild av den bearbetade marken, utsädet och/eller skördematerialet. Styranordningen bestämmer därmed den styrsignal som ska avges för styrning respektive reglering av lantbruksmaskinen med hjälp av den registrerade och analyserade bilden av den bearbetade marken, utsädet och/eller skördematerialet. Det framgår att termen “utsädesmaterialet“ i det föreliggande sammanhanget ska tolkas principiellt bred och eventuellt kan omfatta gödningsämnen, pesticider och liknande material som ska läggas ut på fältet.

Den från styranordningen avgivna styrsignalen kan härmed användas inom olika tekniker och på olika sätt. Styranordningen kan i synnerhet i beroende av bildanalysen styra respektive reglera diverse manövrerings- parametrar för lantbruksmaskinen automatiskt. Härtill kan på lantbruks- 10 15 20 25 30 35 5311) 382 3 maskinen anordnade aktiverare för inställning av drifts- och/eller bearbetningsparametrar förjordbruksmaskinen styras automatiskt av styranordningen medelst de motsvarande styrsignalerna. Med hjälp av den kamera som betraktar det àstadkomna arbetsresultatet kan kontrolleras om det faktiskt åstad komna arbetsresultatet motsvarar det önskade arbets- resultatet för Iantbruksmaskinen. Om det med hjälp av kameran och bildanalysen registreras avvikelser ändrar styranordningen, genom styrning av de så kallad aktiverarna med hjälp av en förbestämd regleralgoritm, inställningen av den motsvarande bearbetningsparametern för att genom reglering eliminera awikelsen mellan det faktiskt åstadkomna arbetsresultatet för lantbruksmaskinen och det önskade arbetsresultatet. Härvid kan från styranordningen alstras styrsignaler för t ex hastigheten, varvtalet, arbetsdjupet, lutningen och inställnings-/släppningsvinkeln.

Alternativt eller som tillsats kan styranordningen vara ansluten till en indikeringsanordning för indikering av den motsvarande styrsignalen.

Härigenom möjliggörs redan en semi-automatisk styrning av jordbruks- maskinen. Styrsignalen indikeras för maskinföraren, så att denna bearbet- ningsparameter kan ändras. Det kan t ex på indikatorn visas börvärden för körhastigheten, varvtalet, rattinriktningen/-inställningen eller liknande, så att maskinföraren kan reglera detta i motsvarande grad.

I en vidareutveckling av uppfinningen kan bildanalysenheten och/eller styranordningen också vara ansluten till en minnes-/lagringsenhet för data- registrering. Detta möjliggört ex en kartläggning av det bearbetade fältet.

Fördelningen av utsädestömningen över bearbetade fältavsnitt kan t ex registreras.

Det framgår att den nämnda styrningen även kan ha kameror, vilka först registrerar fält som ännu inte körts över, så att, beroende på den mot- svarande bildanalysen, styrsignaler för styrning och/eller reglering av jord- bruksmaskinen, kan åstadkommas. l synnerhet kan en hinderidentifiering genomföras med hjälp av sådana kameror. Vidare är uppmätningen av objekt respektive registreringen av fältdata möjlig med hjälp av sådana kameror.

Styranordningen åstadkommer lämpliga styrsignaler för lantbruksmaskinen beroende på motsvarande objektsmått respektive fältdata.

Bildanalysen kan i princip användas i olika typer av lantbruksmaskiner. l en vidareutveckling av uppfinningen kan lantbruksmaskinen vara en hö- vändarmaskin för att strö ut/vända upp skördematerial. l detta fall är åtminstone en kamera på ett fördelaktigt sätt riktad mot det av höspridaren 10 15 20 25 30 35 530 382 4 utströdda skördematerialet. Bildanalysenheten är därmed på ett fördelaktigt sätt anordnad för ströbildsanalys av det från hövåndningsmaskinen kring- strödda skördematerialet.

I en vidareutveckling av uppfinningen kan lantbruksmaskinen även vara en stränglággare. l detta fall är den åtminstone ena kameran riktad mot den av strängläggaren åstadkomna hö-/slåttersträngen. Bildanalys- anordningen utvärderar bilden av slåttersträngen. Styranordningen kan beroende på analysen av strångbilden åstadkomma motsvarande styr- kommandon.

Alternativt kan lantbruksmaskinen också vara en rotorharv/växelplog. I detta fall är den åtminstone ena kameran på ett fördelaktigt sätt riktad mot den av rotorharven söndersmuladejorden för att registrera bildningen av aggregaten/smulorna. Den registrerade bildningen av aggregaten analyseras av bildanalysanordningen, så att styranordningen kan åstadkomma mot- svarande styrinstruktioner för styrningen respektive regleringen av rotor- harven i syfte att uppnå den önskade bildningen av aggregat. l en vidareutveckling av uppfinningen kan lantbruksmaskinen också vara en såningsmaskin. Kameran används härvid på ett fördelaktigt sätt för räkning av frön/korn. Kameran kan härmed vara riktad mot ett utsädes- tömningsrör för att registrera kornuttömningen och/eller uttömningsbilden.

Styranordningen kan beroende på uttömningsbilden åstadkomma styr- kommandon för bearbetnings- respektive driftsparametrarna till sånings- maskinen.

Enligt en ytterligare utförandeform av uppfinningen kan lantbruks- maskinen även vara en lastvagn. Kameran är härvid på ett fördelaktigt sätt riktad mot skördemateriallastytan på lastvagnen för att registrera lastvagns- påfyllningen respektive skördematerialpålastningen. Styranordningen kan beroende på den analyserade bilden av skördematerialpålastningen respektive lastvagnsfyllningstillståndet åstadkomma styrkommandon för lastvagnen. Den markrivande drivningen kan t ex kopplas in, accelereras, retarderas eller bortkopplas.

Den åtminstone ena kameran kan principiellt vara anordnad på olika positioner på den motsvarande lantbruksmaskinen. Kameran är ändamåls- enligt ansluten till arbetsverktygen på den motsvarande lantbruksmaskinen på ett sådant sätt att den betraktar det börområde i vilket lantbruksmaskinen vanligtvis och planenligt avlämnar dess arbetsmängd. 10 15 20 25 30 35 530 382 5 Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hjälp av föredragna utförandeexempel och tillhörande ritningar. På ritningarna visar: Fig 1 en schematisk sidovy av en traktordragen plog med en på bakvagns-/aktersidan anbringad kamera för registrering av en bild av plog- fåran liksom en bildanalysenhet och en styranordning för styrning samt reglering av plogen enligt en föredragen utförandeform av uppfinningen, Fig 2 en schematisk sidovy av en hövändarmaskin med en på akter- lbakvagnssidan anbringad kamera i syfte att registrera harvbilden för hövändarenljordharven enligt en ytterligare föredragen utförandeform av uppfinningen, och Fig 3 en schematisk vy uppifrån av en rotorharv med en på aktersidan anordnad kamera för registrering av den från rotorharven efterlämnade aggregatbilden enligt en ytterligare föredragen utförandeform av uppfinningen.

Den i figur 1 visade plogen 1 är utformad som en växelplog och är monterad på aktern av en traktor 4 som drar densamma. Plogen omfattar flertalet med energi, i synnerhet hydraulikenergi, från traktorn 4 försörjde aktiverare med hjälp av vilka, på ett i sig känt sätt, tex skär-/plogbredden, förfåran, skär-/plogdjupet etc kan ställas in. Figur 1 visar t ex aktiveraren 5 i form av en hydraulcylinder.

Såsom figur 1 visar är en kamera 6 monterad på plogen 1, vilken kamera är riktad mot den av plogen 1 åstadkomna fåran och vilken kamera åstadkommer en bild av fåran. Kameran 6 är ansluten till en bildanalysenhet 7 liksom en styranordning 8 för åstadkommande av styrsignaler för plogen 1. I den ritade utförandeformen har plogen 1 en bearbetningsenhet 9, vilken kan utgöra biidanalysenheten 7 liksom den nämnda styranordningen 8. Alternativt eller dessutom kan även en styrnings- och indikatorterminal 10 vara anordnad på traktorn 4, vilken likaså är ansluten till kameran 6 och kan utgöra den tidigare nämnda biidanalysenheten 7 och styranordningen 8 för åstad- kommande av styrsignaler för plogen 1. l varje fall genomförs bildanalysen av den från kameran 6 alstrade bilden av plogfåran i bearbetningsenheten 9 och/eller i styrnings- och indikatorterminalen 10 och omvandlas till styr- signaler. Dessa styrsignaler kan á ena sidan användas till automatisk styrning av aktiverarna 5 på plogen 1 för att ställa in den motsvarande driftspara- metern för plogen 1. Härigenom kan en automatisk reglering av plogdriften uppnås. När den från kameran 6 registrerade bilden av plogfåran avviker från 10 15 20 25 30 35 530 382 6 en börbild av plogfåran ingriper styrningen i överensstämmelse därmed för att ändra driftsparametrarna för plogen 1. Å andra sidan kan styrsignalerna och/eller bilden av plogfåran, vilken åstadkommes av kameran 6, visas på bildskärmen hos styrnings- och indikatorterminalen 10 på traktorn 4, så att maskinföraren manuellt kan ändra driftsparametrarna för plogen 1 i överensstämmelse därmed. Det framgår att denna manuella ändring kan äga rum genom att det via styrnings- och indikatorterminalen 10 sker en motsvarande styrning av aktiverarna 5. Vidare framgår att även driftsparametrarna för traktorn 4, såsom t ex körhastighet, varvtal, fäst-/kraftaggregatinställning/-läge, etc kan ändras.

I den enligt figur 2 visade hövändaren 2 är kameran 6 likaså kopplad efter arbetsverktygen 11 på ett sådant sätt att den av hövändaren 2 åstad- komna arbetsmängden betraktas. Arbetsverktygen 11 är härmed de roterande räfspinnarna och arbetsmängden är det på aktersidan av hö- vändaren 2 utströdda skördematerialet. Med hjälp av kameran 6 registreras det utströdda skördematerialet. Den med kameran 6 förbundna bildanalys- enheten utför en ströbildanalys av det utströdda skördematerialet. Styr- anordningen fastställer därefter de i överensstämmelse med ströbilds- analysen åstadkomna styrkommandona för styrningen respektive regleringen av hövändaren. Dessa kan t ex vara direktstyrkommandon för själva hövändaren 2, såsom tex för de aktiverare som ställer in lutningen för de högra pinnarna 11, eller de kan vara styrkommandon för driftsparametrarna till traktorn, såsom t ex en ökning av körhastigheten eller en ökning av kraftaggregatets varvtal. Det framgår att även här kan bildanalysenheten och styranordningen i princip utgöras av en styrnings- och indikatorterminal 10 på traktorn eller eventuellt även omfatta en bearbetningsenhet på hövändaren.

I den i figur 3 visade rotorharven/jordfräsen 3 (ty. "Kreiselegge”) är kameran 6 likaså anordnad på aktersidan av arbetsverktygen på rotorharven 3, så att den betraktar den av rotorharven åstadkomna bildningen av små jordaggregat. Som arbetsverktyg 11 omfattar rotorharven 3 därvid flertalet i en rad bredvid varandra placerade rotorer (ty. "Zinkenkreisel”) liksom en efter dessa åkande vals. Styrningen fungerar i denna utförandeform analogt med de bägge tidigare utförandeformerna. Den av kameran 6 registrerade harv- /plöjbilden utvärderas i en bildanalysenhet 7. Den därmed förbundna styr- anordningen avger motsvarande styrkommandon med vilkas hjälp drifts- parametrarna för rotorharven 3 kan regleras.

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 530 382 7 Patentkrav

1. Anordning för styrning och/eller reglering av en lantbruksmaskin (1, 2, 3) förjord-, utsädes- och/eller skördematerialsbearbetning med åtminstone en på lantbruksmaskinen (1, 2, 3) anordnad kamera (6), en bild- analysenhet (7) för utvärdering av en medelst kameran (6) registrerad bild, liksom en styranordning (8) för avgivning av en styrsignal för styrning och/eller reglering av lantbruksmaskinen (1, 2, 3) beroende på den av bild- analysenheten (7) åstadkomna bildanalysen, k ä n n e t e c k n a d av att kameran (6) är riktad mot den av lantbruksmaskinen (1, 2, 3) åstadkomna arbetsmängden och åstadkommer en bild av den bearbetade marken, utsädes- och/eller skördematerialet, och styranordningen (8) fastställer den styrsignal som ska avges med hjälp av den registrerade och analyserade bilden av den bearbetade marken, utsädet och/eller skördematerialet, varvid på lantbruksmaskinen (1, 2, 3) anordnade aktiverare (5) för in- ställning av drifts- och/eller bearbetningsparametrar i lantbruksmaskinen (1, 2, 3) är avsedda att styras automatiskt av styranordningen (8) och de därifrån avgivna styrsignalerna.

2. Anordning enligt något av föregående krav, varvid en indikator- terminal (10) är ansluten till bildanalysenheten (7) och/eller kameran (6) för indikering av styrsignalerna och/eller den registrerade bilden.

3. Anordning enligt något av föregående krav, varvid en minnes- /lagringsenhet för dataregistrering är ansluten till bildanalysenheten (7) och/eller styranordningen (8).

4. Anordning enligt något av föregående krav, varvid bildanalysenheten (7) innefattar en texturanalysbyggmodul för texturanalys av den fràn kameran (6) registrerade bilden.

5. Anordning enligt något av föregående krav, varvid kameran (6) är en enlinjes-/enradskamera och/eller bildanalysenheten (7) innefattar en linje- /radanalysbyggmodul för radvis analys av den från kameran (6) registrerade bilden.

6. Anordning enligt något av föregående krav, varvid kameran (6) och bildanalysenheten (7) utgör en ljussektionsanordning för uppmätning och utvärdering av en i ett laserljusplan åstadkommen snittlinje.

7. Anordning enligt något av föregående krav, varvid lantbruks- maskinen är en hövändarmaskin (2) för att vända upp skördematerial, kameran (6) är riktad mot det av hövändarmaskinen (2) uppvända 10 15 20 25 30 530 382 8 skördematerialet och bildanalysenheten (7) är anordnad för ströbildsanalys av det av hövändarmaskinen (2) uppvända skördematerialet.

8. Anordning enligt något av de föregående kraven 1 till 6, varvid lant- bruksmaskinen är en hövändarmaskin (2) för strängläggning av skörde- material, kameran (6) är riktad mot den av hövändarmaskinen (2) àstadkomna strängen och bildanalysenheten (7) är anordnad för strängidenti- fiering och/eller -analys av den av hövändarmaskinen (2) àstadkomna strängen.

9. Anordning enligt något av de föregående kraven 1 till 6, varvid lantbruksmaskinen är en rotorharv (3), kameran (6) är riktad mot den av rotorharven (3) bearbetade marken och bildanalysenheten (7) är anordnad för analys av den av rotorharven (3) àstadkomna aggregatbildningen.

10. Anordning enligt något av de föregående kraven 1 till 6, varvid lantbruksmaskinen är en plog (1), kameran (6) är riktad mot den av plogen (1) àstadkomna plogfåran och bildanalysenheten (7) är anordnad för plogfår- analys av den av plogen (1) àstadkomna plogfåran.

11. Anordning enligt något av de föregående kraven 1 till 6, varvid lantbruksmaskinen är en såningsmaskin för spridning av utsäde, kameran (6) är riktad mot utsädesspridningen hos såningsmaskinen och bildanalys- enheten (7) är anordnad för kornräkning och/eller utspridningsanalys av den från såningsmaskinen àstadkomna utsädesspridningen.

12. Anordning enligt något av de föregående kraven 1 till 6, varvid lantbruksmaskinen är en lastvagn, kameran (6) är riktad mot den på last- vagnen bärgade skördemateriallasten och bildanalysenheten (7) är anordnad för lastvagnsfyllningsanalys av den på lastvagnen bärgade skördematerial- lasten.

13. Anordning enligt något av de föregående kraven, varvid den åtminstone ena kameran (6) är ansluten efter arbetsverktygen (11) på lant- bruksmaskinen (1, 2, 3) och är riktad på ett sådant sätt att den betraktar börområdet i vilket lantbruksmaskinen planenligt efterlämnar dess arbets- mängd.