Spektrometrischer Messkopf für Erntemaschinen und andere landwirt¬ schaftlich genutzte Maschinen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen der Bestandtei¬ le geernteter landwirtschaftlicher Produkte, wobei die Messungen sowohl sta¬ tisch als auch an einem Materialstrom durchgeführt werden können. Der spektrometrische Messkopf ist dabei für den Einsatz auf Erntemaschinen und anderen landwirtschaftlich genutzten Maschinen vorgesehen, wobei ent¬ weder das Erntegut am Messkopf vorbeiströmt oder der Messkopf am Erntegut vorbeibewegt wird. Anhand der Messergebnisse können basierend auf Kalibrie¬ rungen unterschiedliche Inhaltsstoffe wie z. B. Feuchte, Protein, Stärke, Ölge- halt und Eigenschaften wie z. B. Schnittlänge, Faserzustand, Temperatur des Messgutes bestimmt werden.
Von den im Stand der Technik bekannten zahlreichen Systemen zur Analyse der Bestandteile geernteter Agrarprodukte hat sich die Spektroskopie im nahen Infrarotbereich (NIR) aufgrund verschiedener Vorteile durchgesetzt. Verglichen mit der, bis zu Stunden dauernden Analyse der Bestandteile mittels bekannter Labormethoden liefert die NIR-Spektroskopie erste Analyseergebnisse bereits in dreißig bis sechzig Sekunden. Außerdem werden die analysierten Proben durch spektralphotometrische Techniken nicht verändert bzw. zerstört.
Bei einer typischen spektroskopischen Analyse werden Proben mit vorgewähl¬ ten Wellenlängen bestrahlt und deren Transmissions- und/oder Reflexionsver¬ mögen gemessen. Zur Erzeugung der dafür erforderlichen spezifischen Wel¬ lenlängen werden beispielsweise Filterräder, Dioden Arrays oder Beugungsgit¬ ter verwendet.
Wegen der beweglichen Teile, sind Filterräder und Abtastbeugungsgitter für Erschütterung empfindlich und nicht zuverlässig, wenn sie Korn während des Erntens analysieren. Sie sind folglich nicht für die Verwendung auf Mähdre-
schem oder andere landwirtschaftlichen Erntemaschinen, die mechanischen Erschütterungen hervorrufen, geeignet.
Eine Feuchtemesseinrichtung und ein Verfahren zur Feuchtemessung in Ern¬ temaschinen wird in der EP 0 908 087 B1 offenbart. Dabei wird die Feuchte¬ messvorrichtung mit einer Sensorzustandskontrollvorrichtung kombiniert, um sich die ansonsten erforderlichen messgutsbedingten und verarbeitungsbe¬ dingten Kalibrierungen zu ersparen. Die Kombination des Feuchtesensors mit einer Sensorzustandskontrollvorrichtung ermöglicht es, Fehlerzustände bei der Ermittlung des Feuchtesignals zu erkennen, zur Anzeige zu bringen, Korrek¬ turmaßnahmen einzuleiten und/oder eine Kalibrierung durchzuführen. Die Sen- sorzustandskontrollvorrichtung besteht dabei aus Mikroprozessoren sowie ei¬ ner geeigneten Auswertesoftware und kann in Abhängigkeit von den ermittelten Messstati (mit Plausibilitätskontrolle) unterschiedliche Korrektur-, Anzeige¬ oder Kalibriermaßnahmen auslösen. Über Eingabe- oder Speicherelement können beispielsweise zusätzliche Informationen über das Erntegut (z. B. Mais, Weizen, Gerste, etc.) mit entsprechenden Zusatzangaben (trocken, nass, stark verunkrautet) vorgegeben werden. Diese Informationen werden bei der Aus¬ wertung der ermittelten Messwerte berücksichtigt. Dazu übermitteln die in ei¬ nem Gehäuse angeordneten Feuchtesensoren die Feuchtemesswerte des hin¬ weggeförderten Erntegutes. Die Sensoren bestehen beispielsweise aus einer Elektrode und einer Elektronik. Die vorgeschlagene Lösung bezieht sich aller¬ dings nur auf die Bestimmung und Protokollierung der gemessenen Feuchte¬ werte des Erntegutes. Aussagen über die Zusammensetzung des Erntegutes lassen sich nicht treffen.
Auch das in der EP 0 960 557 B1 beschriebene Verfahren betrifft die Messung der Erntegutfeuchtigkeit auf einer Erntemaschine. Insbesondere werden dabei die Daten eines Feuchtesensors mit den Daten eines Massenstrom-Sensors kombiniert und zu einer Karte zusammengefasst, die den abgeleiteten Feucht¬ gehalt an mehreren Stellen des Feldes darstellt. Der Feuchtgehalt des Ernte-
gutes wird dabei über dessen elektrische Leitfähigkeit bestimmt. Auch bei die¬ ser Lösung können keinerlei Aussagen über die Zusammensetzung des Ernte- gutes getroffen werden.
Im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Lösungen werden in den Schriften WO 99/040419 und WO 99/058959 Anordnungen und Verfahren zur Konzen¬ trationsbestimmung der Bestandteile einer Probe geernteter Agrarprodukte be¬ schrieben. Die Analyse erfolgt während des Ernteprozesses mittels einer spek- tometrischer Anordnung im nahen Infrarotbereich. Dabei werden anhand des Reflexionsvermögens der Probe bezüglich bestimmter Wellenlängen die pro¬ zentualen Bestandteile der Probe bestimmt. Die Anordnung zur Konzentrati¬ onsbestimmung ist optisch stabil und folglich für den Einsatz auf landwirtschaft¬ lichen Maschinen, wie beispielsweise Mähdreschern geeignet. Die Messanord¬ nung besteht aus einer Lichtquelle, zur Bestrahlung des Stromes von Agrarer- zeugnisses mit einer Mehrzahl von Wellenlängen, einem optischen Empfänger zur Aufnahme der reflektierten Strahlung, einem Wellenlängenseparator, zum trennen der empfangenen Strahlung und ein Detektor, um aus der empfange¬ nen, reflektierten und getrennten Strahlung Intensitätssignale zu erzeugen. Nur der Messkopf, der die Lichtquelle und den Empfänger enthält, ist dabei in un¬ mittelbarer Nähe zum Messgut angeordnet. Die eigentliche Auswerteeinheit mit dem Wellenlängenseparator und dem Detektor sind beispielsweise im Führer¬ haus der Erntemaschine angeordnet. Zur Übertragung der Messdaten vom Messkopf zur Auswerteeinheit werden Glasfaserleitungen verwendet. Da bei der Analyse beispielsweise von Getreidekörnern das Absorptions- und Reflexi¬ onsverhalten von Probe zu Probe sehr stark abweicht ist es erforderlich die Spektrometer ständig zu eichen. Im Messkopf ist dazu ein Referenzstandard mit einem hohen Reflexionsvermögen angeordnet, der motorisch betätigt wer¬ den kann und für die Referenzierung den Strahlengang zum Messgut schließt. Die Referenzierung erfolgt in der Regel automatisch durch die Steuereinheit. Nachteilig wirkt sich bei dieser Lösung aus, dass Erschütterungen, die mit einer funktionierenden Erntemaschine verbunden sind, modulare Störungen in den
optischen Fasern verursachen oder diese sogar beschädigen können. Eine Ausgestaltung der Lösung sieht eine räumliche Trennung der Messanordnung und der eine Anzeigeeinheit ausweisenden Auswerteeinheit vor. Eine Verbin¬ dung der Auswerteeinheit mit einer Erntemaschine ist aber nicht vorgesehen.
In der WO 99/040419 wird ein Spektrometer zum Messen der Bestandteile ge¬ ernteter landwirtschaftlicher Produkte beschrieben, welches insbesondere in Kombination mit einem Mähdrescher zur Echtzeitanalyse von Getreide einsetz¬ bar ist. Mit dem hierbei verwendeten, im nahen Infrarot-Bereich (NIR) arbeiten¬ den Spektrometer können sowohl chemische als auch physikalische Eigen¬ schaften unterschiedlicher Materialien analysiert werden. Bei der Analyse bei¬ spielsweise von Getreidekörnern weicht das Absorptions- und Reflexionsver¬ halten im Gegensatz zu gemahlenen Körnern von Probe zu Probe sehr stark ab. Um trotzdem exakte Messwerte erzielen zu können, ist es erforderlich die Spektrometer ständig zu eichen. Dazu wird in der Regel die Probe durch eine Standardprobe ersetzt. Vom Spektrometer werden dann Standarddaten zur Eichung der Messanordnung zur Verfügung gestellt. Das reflektierte Licht wird über Lichtleiterkabel zu einem Beugungsgitter oder einem äquivalenten Bau¬ element geleitet und von diesem aufgespalten auf einen Detektor bzw. ein De- tektorarray abgebildet. Durch Analyse der Intensitäten der reflektierten Strah¬ lung lassen sich die Bestandteile mit ihrem prozentualen Anteil bestimmen. Nachteilig wirkt sich bei dieser Lösung aus, dass die Standardprobe im Mess¬ kopf angeordnet ist. Dadurch werden zwar verschiedene dynamische Faktoren, wie beispielsweise Veränderungen der Lichtquelle berücksichtigt, Einflüsse durch Verschmutzung des im Messkopf enthaltenen Fensters können aller¬ dings nicht berücksichtigt werden und beeinflussen die Genauigkeit der Mess¬ ergebnisse. Außerdem können Erschütterungen zu modularen Störungen in den optischen Fasern führen oder diese sogar beschädigen.
Eine Erntemaschine mit einem im NIR-Bereich arbeitenden Sensor zur Mes¬ sung von Inhaltsstoffen in und/oder Eigenschaften von Erntegut wird in der EP
1 053 671 B1 beschrieben. Für den Nachweis organischer Inhaltsstoffe werden vorzugsweise Wellenlängen zwischen 400 nm und 1 ,7 mm verwendet. Der au¬ ßerhalb einer landwirtschaftlichen Maschine angebrachte Sensor wird zweck¬ mäßigerweise lösbar an einer geeigneten Schnittstelle einer Datenaufnahme- einrichtung angeschlossen, so dass eine Bestimmung der Eigenschaften des von der landwirtschaftlichen Maschine aufgenommenen Ernteguts und/oder eine Ertragskartierung möglich ist. Die erfassten Messdaten können insbeson¬ dere mittels eines Rechners weiter verarbeitet werden. Durch zusätzliche Sen¬ soren können u. a. der Durchsatz an Erntegut und die aktuelle Position (GPS) erfasst und gemeinsam mit den sich auf die Inhaltsstoffe bzw. die anderen Pa¬ rameter beziehenden Messwerten georeferenziert abgespeichert werden.
In der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2004 021 448.4 wird ein spektrometrischer Reflexionsmesskopf mit interner Rekalibrierung be¬ schrieben, bei dem im Gehäuse des Messkopfes zusätzlich mindestens zwei Standards, vorzugsweise ein Schwarz- und ein Weißstandard, zur internen Rekalibrierung vorhanden sind, die wahlweise in den Strahlengang des Refle¬ xionsmesskopfes geschwenkt werden können. Nach der Erfassung der Mess¬ daten beider Standards durch das Spektrometer erfolgt die Rekalibrierung des Reflexionsmesskopfes durch die Steuer- und Auswerteeinheit. Zusätzlich kön¬ nen zur Kalibrierung des Reflexionsmesskopfes vor der Inbetriebnahme der Messanordnung bzw. in bestimmten Zeitabständen mindestens zwei externe Standards vorhanden sind. Die Verbindung vom Messkopf zum Spektrometer erfolgt hierbei über faseroptische Verbindungen.
Ein System zum Messen von Bestandteilen landwirtschaftlicher Güter wird in der US 6418805 B1 beschrieben. Das System der vorliegenden Erfindung ent¬ hält einen Behälter zum Halten von Korn. Ein bewegbares Element ist inner¬ halb des Behälters positioniert, um das Korn innerhalb des Behälters auf eine Weise zu bewegen, die eine Kornströmung simuliert. Eine Sonde analysiert dabei das sich bewegende Korn in Echtzeit, wobei unterschiedliche Bestandtei-
Ie des sich bewegenden Korns gleichzeitig aus dem gleichen Kornanteil be¬ stimmt werden. Das vorliegende Erfassungssystem für Kornproben ist zum Ka¬ librieren von Analysesystemen, die bereits in einem Gerät zum Verarbeiten von Korn enthalten sind oder die daran später installiert werden geeignet, da die Rotation des Korns innerhalb des Behälters die Strömung des Korns auf einer Rutsche oder in einer Leitung eines solchen Geräts simuliert. Eine Eichung des Gerätes selbst ist nicht vorgesehen.
In der US 2002/0039186 A1 wird eine Anordnung und ein Verfahren zur spek¬ troskopischen Analyse der körperlichen und chemischen Eigenschaften einer Probe beschrieben. Die Messanordnung kann dabei als Prüfspitze ausgebildet, um beispielsweise von einer Wagenladung Korn eine statistische Probe zu nehmen und zu analysieren. Die Analyse erfolgt dabei während sich die Ge¬ samtprobe noch auf dem Fahrzeug oder in einem Behälter befindet. Ausge¬ hend von den Eigenschaften dieser Probe wird auf die Eigenschaften und Be¬ standteile der Gesamtprobe geschlossen. In einer anderen Ausführung kann das Korn während des Abladevorganges von einem Messkopf analysiert wer¬ den, d. h. während es in Bewegung ist. Hierbei kann nahezu die gesamte Pro¬ be in Realzeit analysiert werden. Zur Kalibrierung verfügt der Messkopf über einen Blendenverschluss der entweder dass vom Messobjekt reflektierte Licht oder Referenzlicht auf den Detektor treffen lässt. Das Referenzlicht wird dabei aus dem Strahlengang der Beleuchtungsquelle ausgeblendet. Der Blendenver¬ schluss kann auch als Referenzstandard ausgebildet sein und in eine Position gebracht werden, bei der kein Licht auf den Detektor fällt, um das Dunkelsignal zu erfassen. Durch eine vorhandene Steuerelektronik ist es möglich das Sy¬ stem zur Lichtquelle automatisch zu kalibrieren. Bei der Anordnung zur spek¬ troskopischen Analyse wird die eigentliche Messanordnung, die als Prüfspitze oder Messkopf ausgeführt sein kann, über elektrische oder faseroptische Lei¬ tungen mit der eigentlichen Steuer- und Auswerteeinheit verbunden.
Die meisten Systeme zur Bestimmung der Bestandteile einer Probe sind aller¬ dings für den Laboreinsatz konzipiert. Zudem ist kein robuster Sensor auf dem Markt verfügbar, der Messwerte direkt auf ein Bus-System ausgeben kann. Zu¬ dem sind Schwarz/weiß - Referenzierungen sehr häufig notwendig. Der Einsatz von Glasfaserkabeln in der Messstrecke verhindert die Ausnutzung der vollen Apertur des Detektors und birgt eine Fehlerquelle. Die bekannten Sensoren übertragen ihre Messdaten mit Kabeln.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Anordnung zum Messen der Bestandteile geernteter landwirtschaftlicher Produkte zu entwik- keln, die sowohl statische Messungen als auch an einem Materialstrom ermög¬ licht und für den Einsatz auf Erntemaschinen und anderen landwirtschaftlich genutzten Maschinen geeignet ist. Die Messanordnung soll dabei in ein vor¬ handenes Bus-System der Maschine integriert werden können.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen An¬ sprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Ge¬ genstand der abhängigen Ansprüche.
Der erfindungsgemäße spektrometrische Messkopf für Erntemaschinen und andere landwirtschaftlich genutzte Maschinen besteht aus einem, mit einem Fenster versehenen Gehäuse, in dem eine Beleuchtungsquelle, eine Spektro- meteranordnung und mindestens zwei Standards zur internen Rekalibrierung vorhanden sind. Diese Standards können dabei wahlweise so in den Strahlen¬ gang des Messkopfes geschwenkt werden, dass das gesamte von der Be¬ leuchtungsquelle ausgehende Messlicht zur Rekalibrierung verwendet wird. Im Gehäuse ist zusätzlich eine Schnittstelle zu einem Bussystem und ein Prozes¬ sor angeordnet.
Die vorgeschlagene technische Lösung kann für die speziellen Messaufgaben der Bestimmung der Bestandteile landwirtschaftlicher Produkte während des
Ernteprozesses genutzt werden. Da das der Messkopf über keine beweglichen Teile verfügt, ist er äußerst robust und für den Einsatz auf Fahrzeugen geeig¬ net. Mit dem beschriebenen Messkopf sind sowohl statische Messungen als auch Messungen eines Materialstroms möglich. In Auswertung der Intensitäts¬ verteilung der reflektierten Strahlung können basierend auf Kalibrierungen un¬ terschiedliche Inhaltsstoffe, wie beispielsweise Feuchte, Protein, Stärke, Ölge- halt und Eigenschaften wie Schnittlänge, Faserzustand, Temperatur der Probe bestimmt werden.
Der Messkopf ist für die Anwendung im NIR-Bereich vorgesehen, um bei¬ spielsweise den Feuchtgehalt und der Gehalt an Fett, Stärke, Eiweiß und dgl. für Proben aus der Land- und Nahrungsgüterwirtschaft zu bestimmen.
Für die Nutzung anderer Spektralbereiche ist die zu verwendende Spektrome- teranordnung entsprechend anzupassen; der Messkopf kann für den gesamten Spektralbereich verwendet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher be¬ schrieben. Dazu zeigt
Figur 1 : den Prinzipaufbau des erfindungsgemäßen spektrometrischen Messkopfes.
Der erfindungsgemäße spektrometrische Messkopf für Erntemaschinen und andere landwirtschaftlich genutzte Maschinen besteht aus einem, mit einem Fenster 2 versehenen Gehäuse 1 , in dem eine Beleuchtungsquelle 3, eine Spektrometeranordnung 4 und mindestens zwei Standards 5 zur internen Re- kalibrierung vorhanden sind. Diese Standards 5 können dabei wahlweise so in den Strahlengang des Messkopfes geschwenkt werden, dass das gesamte von der Beleuchtungsquelle 3 ausgehende Messlicht zur Rekalibrierung verwendet wird. Im Gehäuse 1 sind zusätzlich ein Prozessor 11 zur Erfassung und Bear-
beitung der Messwerte und eine Schnittstelle 12 zu einem Bussystem ange¬ ordnet.
Für das Fenster 2 im Gehäuse 1 , durch das sowohl die Beleuchtungsstrahlung als auch die von der Probe 7 reflektierte Strahlung fällt, wird vorzugsweise Sa¬ phir verwendet. Saphir ermöglicht eine ausreichend hohe Standzeit des Fen¬ sters 2, auch bei hoch abrasiver Proben (z. B. sandhaltige Proben 7).
Die Lampenleistung, der vorzugsweise über einen Reflektor 6 verfügenden Be¬ leuchtungsquelle 3 ist automatisch regelbar, um die Spektrometeranordnung 4 an die verschiedenen Reflexionsverhalten unterschiedlichster Proben 7 anzu¬ passen. Dazu wird die Lampenleistung für Proben 7 von überwiegend dunkler Farbe erhöht, ohne die Spektrometeranordnung neu zu kalibrieren. Dadurch wird gewährleistet, dass die Integrationszeit der Spektrometeranord¬ nung 4 nahezu konstant bleibt. In Verbindung mit der internen Referenzierung kann somit jederzeit eine an die jeweiligen Proben- und Messbedingungen op¬ timierte Messung erfolgen. Insbesondere für die automatische Spektrenverar¬ beitung durch den Prozessor 11 kann die Regelung der Lampenleistung die Messergebnisse optimieren.
Die Spektrometeranordnung 4 besteht mindestens aus einem Dispersionsele¬ ment 8 und einem Detektorarray 9 und verfügt gegebenenfalls über abbildende Optikbaugruppen 10. Durch die direkte Abbildung der von der Probe 7 reflek¬ tierten Strahlung auf das Detektorarray 9, können je nach Probe 7 Abbildungen aus der Struktur der Probe 7 auf dem Detektorarray 9 zu Messfehlern führen. Um dies zu verhindern ist zur Homogenisierung ein Lichtintegrator vorgesehen.
Die im Messkopf vorhandenen zwei Standards 5 dienen der internen Rekali- brierung der Messanordnung. Zur Kalibrierung des Messkopfes vor der Inbe¬ triebnahme der Messanordnung bzw. in bestimmten Zeitabständen sind minde¬ stens zwei zusätzliche externe Standards (nicht dargestellt) vorhanden. Sowohl
als interne 5 als auch als externe Standards werden vorzugsweise Schwarz- und Weißstandards verwendet, die durch zusätzliche, anwendungsspezifische interne Standards für weitergehende Rekalibrierungen ergänzt werden können.
Die Standards werden vorzugsweise motorisch betrieben und können automa¬ tisch und/oder manuell gesteuert werden. Die interne und externe Referenzie- rung ermöglicht eine automatische Systemüberwachung, eine Überwachung des Fensters 2 auf Beschädigung, Verschmutzung, usw. sowie die Möglichkeit, unterschiedliches Fenstermaterial zu verwenden, ohne dass die existierenden Kalibrationen verändern oder anpassen werden müssen.
Nach Erfassung der Messdaten der beiden internen Standards 5 durch die Spektrometeranordnung 4 erfolgt unter Nutzung der Messwerte der Kalibrie¬ rung des Reflexionsmesskopfes vor der Inbetriebnahme, die Rekalibrierung des Messkopfes. Nachdem die internen Standards 5 aus dem Strahlengang ausgeschwenkt wurden, ist der Messkopf für die nächste Messung der Probe 7 bereit.
Obwohl am internen Messort andere Messintensitäten der Beleuchtungsquelle 3 als am externen Probenmessort bestehen, wird durch die geometrische An¬ ordnung der internen Standards 5 sichergestellt, dass sich spektrale Intensi¬ tätsänderungen an beiden Messorten mit gleicher Proportionalität vollziehen. Änderung der Empfindlichkeit und des Dunkelsignals des Detektorarray 9 sind unabhängig vom Messort und damit intern und extern gleichermaßen wirksam. Dadurch kann mit der in festgelegten Zeitabschnitten ausgeführten internen Rekalibrierung eine durch die genannten Einflüsse verursachte Messwertände¬ rung im Langzeitbetrieb vermieden werden.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann die interne Rekalibrierung in kurzen Zeitabständen automatisch nach einem vorher festgelegten Zeitrhythmus oder nach Bedarf erfolgen. Sowohl der Messkopf als auch die Probe 7 verbleiben
während der Kalibrierung und auch Rekalibrierung in der normalen Messpositi¬ on.
Die Rekalibrierung kann nach Ablauf einer bestimmten Zeitspanne (z. B. nach 10 min) oder auch nach Feststellung eines nicht plausiblen Ausgabewerts des Mess¬ kopfes selbsttätig durchgeführt werden. Ein derartiger, nicht plausibler Ausgabe¬ wert liegt beispielsweise dann vor, wenn der Ausgabewert des Messkopfes über eine bestimmte Zeitspanne (z. B. 10 s) konstant ist, oder wenn er ein Vorhanden¬ sein von Erntegut signalisiert, während kein Erntegut durch den Förderkanal strömt, was anhand des Betriebszustands von Förderelementen oder durch andere Sensoren, z. B. Lichtschranken, nachgewiesen werden kann.
Die im Messkopf vorhandene Schnittstelle 12 zu einem Bussystem ist vorzugs¬ weise als drahtlose Verbindung zur Datenübertragung und/oder Kalibrierung und/oder Systemdiagnose ausgeführt ist und kann Standards, wie CAN, USB, RS232, Wireless LAN u. a. unterstützen. Es ist aber auch möglich die Verbin¬ dung vom Messkopf zum Bussystem über elektrische und/oder faseroptische Leitungen herzustellen.
Zusätzlich ist im Gehäuse ein Prozessor 11 zur Erfassung und Bearbeitung der Messwerte angeordnet. Von diesem Prozessor 11 können sowohl Rohdaten, d. h. die Vorverarbeitung der Daten auf spektraler Basis, als auch berechnete Ergebnisse erzeugt werden, die dann über die vorhandene Schnittstelle 12 zu einem Bussystem übertragen werden kann. Außerdem enthält der Prozessor 11 die Software für das notwendige Busmanagement. Durch den Prozessor 11 entsteht ein vollständig autark arbeitendes System. Damit der Messkopf in ei¬ nem weiten Arbeitstemperaturbereich auch ohne zusätzliche Kühlung des De- tektorarrays 9 einsetzbar ist, beinhaltet der Prozessor 11 eine entsprechende Kompensationselektronik, die die sich verändernden Parameter des Detektor- arrays 9 bei Temperaturwechsel ausgleicht.
Bei dem erfindungsgemäßen spektrometrische Messkopf für Erntemaschinen und andere landwirtschaftlich genutzte Maschinen wird die zu messende Probe 7 mit einer Beleuchtungsquelle 3 bestrahlt. Die von der Probe 7 reflektierte Strahlung wird direkt vom Diodenarray 9 der Spektrometeranordnung 4 aufge¬ nommen. Anhand der Intensitätsverteilung der reflektierten Strahlung können basierend auf Kalibrierungen unterschiedliche Inhaltsstoffe, wie beispielsweise Feuchte, Protein, Stärke, Ölgehalt und Eigenschaften wie Schnittlänge, Faser¬ zustand, Temperatur der Probe bestimmt werden. Mit dem beschriebenen Messkopf sind sowohl statische Messungen als auch Messungen eines Materi¬ alstroms möglich. Dadurch das der Messkopf über keine beweglichen Teile verfügt, ist er äußerst robust und für den Einsatz auf Fahrzeugen geeignet.
Die Einschränkung des Wellenlängenbereiches erlaubt den Einsatz des Mess¬ kopfes in einem weiten Temperaturbereich ohne aufwendige und kosteninten¬ sive Kühlung.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wurde ein spektrometrische Messkopf für Erntemaschinen und andere landwirtschaftlich genutzte Maschinen vorgeschlagen, mit dem die Bestandteile geernteter landwirtschaftlicher Produkte auch während des Erntevorganges auf der Erntemaschine bestimmt werden können. Der erfindungsgemäße Messkopf kann an stationären Anlagen oder beliebigen Erntemaschinen verwendet werden, bei denen das Emtegut am Messkopf vorbeiströmt, beispielsweise in Mähdreschern oder Feldhäckslern, oder der Messkopf am Erntegut vorbeibewegt wird, beispielsweise an einem Schwad.
Durch die drahtlose Kommunikation des Messkopfes zu einer Steuer- und Auswerteeinheit lässt sich der Messkopf in ein vorhandenes Bus-System der Erntemaschine integrieren. Die wahlweise Übertragung von Rohwert zur Wei¬ terverarbeitung oder Messergebnissen zur Ausgabe ist die Lösung sehr flexibel einsetzbar. Durch den im Messkopf vorhandenen Prozessor und die automati-
sehe interne und externe Referenzierung entsteht ein vollständig autark arbei¬ tendes System.
Durch die interne Rekalibrierung bietet sich die Möglichkeit einer automati¬ schen Systemkontrolle, einer Überwachung des Probenfensters auf Beschädi¬ gung oder Verschmutzung, sowie der Verwendung unterschiedlicher Fenster¬ materialien, ohne dass die existierenden Kalibrationen verändern oder ange- passt werden müssen.
Dadurch, dass die von der Probe reflektierte Strahlung direkt auf das Spektro- meter abgebildet wird, ermöglicht das System eine höhere Apertur. Hieraus resultieren eine höhere Empfindlichkeit, eine erforderliche niedrigere Lampen¬ leistung, eine geringere Probenerwärmung und ein daraus resultierender klei¬ nerer Messfehler.