WO2009124919A1 - Messanordnung zur massendurchsatzerfassung von erntegut - Google Patents

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WO2009124919A1 PCT/EP2009/054111 EP2009054111W WO2009124919A1 WO 2009124919 A1 WO2009124919 A1 WO 2009124919A1 EP 2009054111 W EP2009054111 W EP 2009054111W WO 2009124919 A1 WO2009124919 A1 WO 2009124919A1
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Georg Kormann
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    • G01N9/02—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity by measuring weight of a known volume

Definitions

  • the invention relates to a method and a measuring arrangement for detecting the mass flow rate of crop, which is conveyed by means of a conveyor, comprising: a first measuring device for weighing the conveyor with the conveyed crop, a second measuring device for determining the volume of the crop conveyed by the conveyor, and a computer connected to the first measuring device and the second measuring device, which is operable to determine the mass density of the crop based on the measured values of the first measuring device and the second measuring device.
  • Measuring devices which optically detect the volume of the harvested material (DE 198 02 756 A). It should be regarded as disadvantageous that, although it is possible to detect the volume, but not the mass or weight of the material, which is much more relevant for the purposes mentioned than the volume. Recording the density of the material and converting the volume into a mass is conceivable but cumbersome and error prone due to frequent and short term changing densities of the harvested material.
  • DE 19541 167 A describes a combine harvester in which the volume of the crop in the grain elevator is optically detected. Furthermore, downstream of the grain elevator, a calibration device in the form of a container provided with a balance is provided, into which the crop is diverted when the quantity measurement is switched on, at certain time intervals, upon input of an operator or after changing the crop type. The calibration device is used to detect the mass of a quantity of the crop whose volume is also known, so that subsequently the optically detected volume of the crop can be converted into a mass based on the values of the calibrating device.
  • DE 42 00 770 A describes a measuring arrangement for determining the filling capacity of tobacco material correlating with the density.
  • the material is transported on a conveyor belt and with a laser scanner, the height of the material is detected on the conveyor belt, while on the basis of the known conveying speed, the volume of the material is determined.
  • the conveyor belt is weighed to determine the mass of the material.
  • the density is then calculated by dividing the mass by the volume to obtain information about the fillability of the material. Since the throughput is substantially constant due to the use of the measuring arrangement in a cigarette manufacturing plant, the mass values which are faulty at lower throughputs and which can result from the weighing of the conveyor belt with the material are not problematic for the described application.
  • DE 198 08 148 A which is considered to be generic, describes an arrangement for determining the mass fraction of earth in conveying streams of agricultural products, such as sugar beet or potatoes.
  • the crop is transported on a chain conveyor.
  • the volume of the crop is detected by means of a laser scanner scanning its surface, while the mass of the crop is determined by weighing the chain conveyor.
  • the density of the crop is calculated by dividing the mass by the volume, and based on a predetermined, known standard bulk density, the soil content in the crop is finally determined. Again, the problem that the mass determination is flawed at smaller throughputs, not solved.
  • the object underlying the invention is seen to provide a measuring arrangement suitable for detecting the mass flow rate of crop material which supplies sufficiently accurate measured values even at relatively low throughputs.
  • a measuring arrangement for detecting the mass flow rate of crops conveyed by means of a conveyor comprises a first measuring device, with which the conveyor is weighed together with the crop material conveyed by it.
  • a second measuring device is provided for determining the volume of the crop conveyed by the conveyor.
  • a computer device continuously calculates the mass density of the crop based on the measured values of the first measuring device and the second measuring device and stores them.
  • the computing device determines mass flow rates and uses them as output values that are based only on the current measurements of the first measurement device. This threshold may be at a certain percentage of the maximum expected mass or volume throughput, for example at 10%.
  • the computer device determines and outputs mass flow rates that are based on the current measured values of the second measuring device and the mass density of the crop, that at the last above-threshold throughput based on the measured values of the first measuring device and the second measuring device was determined.
  • the accuracy of the measuring arrangement is increased, since with smaller throughputs, in which the measured values of the first measuring device measuring the weight or mass of the conveyor are not sufficiently accurate, the substantially more accurate measured values of the second measuring device are used.
  • the latter are converted into mass throughputs with the last reliably recordable mass density of the crop.
  • the second measuring device preferably comprises a non-contact, for optical scanning of the surface of the conveyor or the crop located thereon suitable rangefinder, in particular a laser rangefinder, which scans the surface of the conveyor transversely to the conveying direction and / or in the conveying direction.
  • suitable rangefinder in particular a laser rangefinder, which scans the surface of the conveyor transversely to the conveying direction and / or in the conveying direction.
  • a conveyor for example, a belt conveyor in question.
  • the invention can also be used on other types of conveyors, for. B. to paddle elevators whose delivery volume can be optically detected, as described in DE 198 02 756 A, and their weight can be detected by weighing the whole paddle elevator to the suspension.
  • the computer device can perform a plausibility check between the measurement results of the first measuring device and the second measuring device in an example between 10% and 50% of the maximum expected throughput transition and make a warning of the operator in implausibilities or the values of the measuring device with the implausible appearing values ignore and calculate the mass flow rate based on the readings from the other meter.
  • the measuring device according to the invention is preferably used on harvesting machines, such as combine harvesters.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a combine harvester with a conveyor for conveying the cleaned grain, which is associated with a measuring arrangement according to the invention
  • Fig. 3 is a view of the conveyor from the front
  • FIG. 4 shows a flowchart according to which the computer device of the measuring arrangement operates.
  • FIG. 1 shows a self-propelled combine harvester 10 with a support frame 12 which is supported on front, driven and rear steerable wheels 14 on the ground and is moved away from them.
  • the wheels 14 are rotated by means not shown drive means in rotation to the combine 10 z. B. to move over a field to be harvested.
  • a crop gathering device (not shown) in the form of a cutter or corn picker or the like can be connected to harvest crop from the field and up and rear by a feeder 18 having a threshing device with a transverse threshing drum 20 and one of these associated concave 22 supply.
  • a straw shaker 26 the crop is then fed to a straw shaker 26.
  • a reverse auger 44 returns unmanaged ear parts through another elevator, not shown, back into the threshing process, ie feeds them back to the threshing drum 20.
  • the chaff is ejected at the rear of the cleaner 34.
  • the cleaned grains from the grain tank 42 can be discharged through a discharge system with cross augers and a discharge conveyor 46.
  • the systems mentioned are driven by means of an internal combustion engine 48 and controlled by an operator from a driver's cab 50.
  • the various devices for threshing, conveying, cleaning and separating are located within the support frame 12.
  • the combine harvester 10 is associated with an antenna 52 for receiving signals from a satellite-based position-sensing system (eg GPS) and a computer device 54 connected to the antenna 52.
  • the computer device 54 is furthermore connected (wirelessly, eg via radio or optically or by wire, eg via a bus line) to two measuring devices 56, 58 which interact with the conveyor 38.
  • the computer device 54 together with the measuring devices 56, 58, forms a measuring arrangement for detecting the mass throughput of the crop conveyed by the conveyor 38 and records the mass throughput in a georeferenced manner.
  • the first measuring device 56 comprises a total of four force sensors in the form of strain gauges or other suitable sensors for detecting the weight of the conveyor 38.
  • the four force sensors are each between the support frame 12 and one of four bearings 60 are arranged, on which a driven shaft and a freely rotating axle 62 are supported, the rollers 64 support, around which a conveyor belt 66 rotates, at the top of which discharged from the cleaning device 32, cleaned crop is conveyed to the elevator 40.
  • the first measuring device 56 thus detects the weight of the conveyor 38.
  • it would be conceivable to associate with the first measuring device 56 means for compensating for impacts, which may be caused, for example, by unevenness in the ground and include, for example, accelerometers.
  • the second measuring device 58 is designed as the surface of the conveyor 38 transversely scanning laser rangefinder.
  • the height of the crop 68 above the conveyor belt 66 is determined on the basis of the transit time of the light emitted from the second measuring device 58 to the conveyor 38 and reflected back to the second measuring device 58. In the process, a plurality of measured values are detected over the width of the conveyor belt 66.
  • the computer device 54 (or the second measuring device 58) also receives from a speed sensor 70 information about the respective conveying speed of the conveyor 38, by continuously integrating the detected height values of the crop 68 over a revolution of the conveyor belt 66 of a detection of the weight by means of the first Measuring device 56 associated volume of the crop 68 to determine.
  • the speed sensor 70 may be a radar sensor cooperating with the lower run of the conveyor belt 66 or may detect the rotational speed of the shaft or axle 62.
  • the speed of the conveyor 38 can be fixed depending on the type of crop and / or the respective maximum throughput or regulated depending on the current throughput, so that a maximum resolution over the measuring range can be achieved, especially if you set the speed of the conveyor 38 automatically in such a way in that a sufficient occupancy of the conveyor 38 with crop 68 is always achieved, which enables a sufficiently accurate measurement with the first measuring device 36.
  • step 100 the weight detected by the first measuring device 56 is interrogated in step 102, and the speed of the conveyor belt 66 is queried by the speed sensor 70.
  • step 104 the second measuring device 58 then retrieves the height profile of the crop 68 above the conveyor belt 66 and converts it by means of the signal of the speed sensor 70 into a volumetric measurement value that can be assigned to the weight measuring value previously obtained by the first measuring device 56, as described above.
  • step 106 the mass density of the crop is calculated by dividing the mass corresponding to the weight by the volume.
  • the mass density and the associated weight force are stored in the following step 108.
  • a threshold corresponds for example to 10% of the maximum expected weight force.
  • This mass flow rate which can be converted into a yield value measured in kg / m 2 , based on the forward driving speed of the combine harvester and the cutting unit width measured by means of a sensor (not shown), is stored geo-referenced.
  • the determined mass flow rate can also be displayed to the operator and used to automatically control the propulsion speed of the combine and / or to automatically adjust parameters of the threshing and / or cleaning device.
  • the mass density can be saved.
  • step 114 follows. Since then the measured value of the first measuring device 56 is not sufficiently accurate, the more accurate measured value of the second measuring device 58 is used, which is converted by means of the last stored at reliable measured values of the first measuring device mass density in a mass flow rate (this is in detail the volume multiplied by the mass density measured in kg / m 3 and the speed of the conveyor 38 and by the in Conveying direction measured length of the crop 68 acted upon part of the conveyor belt 66 divided).
  • the mass density is used, which was determined at the last throughput above the threshold on the basis of the measured values of the first measuring device 56 and the second measuring device 58 and stored by the computer device 54.
  • the mass and velocity determined in this way are used to determine the mass flow rate.
  • This mass flow rate which can be converted into a yield value measured in kg / m 2 , based on the forward driving speed of the combine harvester and the cutting unit width measured by means of a sensor (not shown), is stored geo-referenced.
  • the associated mass density can be saved.
  • the determined mass flow rate can also be displayed to the operator and used to automatically control the propulsion speed of the combine and / or to automatically adjust parameters of the threshing and / or cleaning device.

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Abstract

Messanordnung zur Erfassung des Massendurchsatzes von Erntegut (68), das mittels eines Förderers (38) gefördert wird, umfassend: eine erste Messeinrichtung (56) zur Wägung des Förderers (38) mit dem geförderten Erntegut (68), eine zweite Messeinrichtung (58) zur Bestimmung des Volumens des vom Förderer geförderten Ernteguts (68), und eine Rechnereinrichtung (54) zur Bestimmung der Massendichte des Ernteguts (68). Es wird vorgeschlagen, dass die Rechnereinrichtung (54) betreibbar ist, Massendurchsätze zu bestimmen und auszugeben, die bei oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegenden Durchsätzen auf den aktuellen Messwerten der ersten Messeinrichtung (56) basieren und anderenfalls auf den aktuellen Messwerten der zweiten Messeinrichtung (58) und einem Wert für die Massendichte des Ernteguts beruhen, welcher bei dem zuletzt über dem Schwellenwert liegenden Durchsatz bestimmt wurde.

Description

MESSANORDNUNG ZUR MASSENDURCHSATZERFASSUNG VON ERNTEGUT
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Messanordnung zur Erfassung des Massendurchsatzes von Erntegut, das mittels eines Förderers gefördert wird, umfassend: eine erste Messeinrichtung zur Wägung des Förderers mit dem geförderten Erntegut, eine zweite Messeinrichtung zur Bestimmung des Volumens des vom Förderer geförderten Ernteguts, und eine mit der ersten Messeinrichtung und der zweiten Messeinrichtung verbundene Rechnereinrichtung, die betreibbar ist, anhand der Messwerte der ersten Messeinrichtung und der zweiten Messeinrichtung die Massendichte des Ernteguts zu bestimmen.
Stand der Technik
Bei der Ernte landwirtschaftlicher Güter, wie beispielsweise Korn, besteht ein Bedarf, den jeweiligen Erntegutdurchsatz zu erfassen, sei es georeferenziert zur Verwendung in der Präzisionslandwirtschaft oder kumuliert zwecks einer genauen Abrechnung bei Lohnerntearbeiten.
Es wurden Messeinrichtungen vorgeschlagen, die das Volumen des geernteten Materials optisch erfassen (DE 198 02 756 A). Dabei ist als nachteilig anzusehen, dass man zwar das Volumen, aber nicht die Masse bzw. Gewichtskraft des Materials erfassen kann, die für die erwähnten Zwecke wesentlich relevanter ist als das Volumen. Eine Erfassung der Dichte des Materials und Umrechnung des Volumens in eine Masse ist zwar denkbar, aber umständlich und aufgrund sich häufig und kurzfristig ändernder Dichten des geernteten Materials fehlerträchtig.
Weiterhin wurde vorgeschlagen, die Masse des geernteten Materials zu erfassen, indem der ganze Körnerelevator eines Mähdreschers gewogen wird (DE 19544 057 A). Diese Messung erweist sich bei kleineren Erntegutdurchsätzen als problematisch, da dann die Masse des Ernteguts wesentlich kleiner als die mitgewogene Masse des Körnerelevators ist. Man erhält demnach ein schlechtes Nutzsignal/Rausch-Verhältnis, das durch Vibrationen der Erntemaschine und Stöße beim Befahren von Bodenunebenheiten weiter verschlechtert wird.
Die DE 19541 167 A beschreibt einen Mähdrescher, bei dem das Volumen des Erntegut im Körnerelevator optisch erfasst wird. Weiterhin ist stromab des Körnerelevators eine Kalibriereinrichtung in Form eines mit einer Waage ausgestatteten Behälters vorgesehen, in den das Erntegut bei Einschalten der Mengenmessung, in bestimmten Zeitraten, auf Eingabe eines Bedieners oder nach Wechsel der Erntegutart hin umgeleitet wird. Die Kalibriereinrichtung dient zur Erfassung der Masse einer Menge des Ernteguts, dessen Volumen ebenfalls bekannt ist, so dass anschließend das optisch erfasste Volumen des Ernteguts basierend auf den Werten der Kalibriereinrichtung in eine Masse umgerichtet werden kann. Hier verbleibt ebenfalls der Nachteil, dass sich die Dichte des Ernteguts kurzfristig ändern kann, was aber in ungünstigen Fällen nicht oder verspätet durch die nur von Zeit zu Zeit aktiv werdende Kalibriereinrichtung erfasst werden kann, so dass die Gefahr fehlerhafter Messwerte für die Masse bestehen bleibt.
Die DE 42 00 770 A beschreibt eine Messanordnung zur Ermittlung der mit der Dichte korrelierenden Füllfähigkeit von Tabakmaterial. Das Material wird auf einem Förderband transportiert und mit einer Laser-Abtasteinrichtung wird die Höhe des Materials über dem Förderband erfasst, während anhand der bekannten Fördergeschwindigkeit das Volumen des Materials bestimmt wird. Gleichzeitig wird das Förderband gewogen, um die Masse des Materials zu bestimmen. Die Dichte wird dann durch Dividieren der Masse durch das Volumen errechnet, um eine Information über die Füllfähigkeit des Materials zu gewinnen. Da der Durchsatz aufgrund der Verwendung der Messanordnung in einer Zigarettenherstellungsanlage im Wesentlichen konstant ist, erweisen sich die bei kleineren Durchsätzen fehlerbehafteten Massenwerte, die durch die Wägung des Förderbands mit dem Material entstehen können, für die beschriebene Anwendung nicht als problematisch. Aufgrund dieser Fehler eignet sich die Messanordnung aber nicht zur Verwendung in Erntemaschinen. Schließlich beschreibt die als gattungsbildend angesehene DE 198 08 148 A eine Anordnung zur Bestimmung des Erdmasseanteils in Förderströmen landwirtschaftlicher Produkte, wie Zuckerrüben oder Kartoffeln. Das Erntegut wird auf einem Kettenförderer transportiert. Das Volumen des Ernteguts wird mittels eines seine Oberfläche abtastenden Laserscanners erfasst, während die Masse des Ernteguts durch Wägung des Kettenförderers bestimmt wird. Es wird die Dichte des Ernteguts durch Dividieren der Masse durch das Volumen errechnet und basierend auf einer vorbestimmten, bekannten Standardschüttdichte wird schließlich der Erdanteil im Erntegut ermittelt. Auch hier wird das Problem, dass die Massenbestimmung bei kleineren Durchsätzen fehlerbehaftet ist, nicht gelöst.
Aufgabe
Die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine zur Erfassung des Massendurchsatzes von Erntegut geeignete Messanordnung bereitzustellen, die auch bei kleineren Durchsätzen hinreichend genaue Messwerte liefert.
Lösung
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst, wobei in den weiteren Patentansprüchen Merkmale aufgeführt sind, die die Lösung in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
Eine Messanordnung zur Erfassung des Massendurchsatzes von mittels eines Förderers gefördertem Erntegut umfasst eine erste Messeinrichtung, mit der der Förderer gemeinsam mit dem von ihm geförderten Erntegut gewogen wird. Eine zweite Messeinrichtung ist zur Bestimmung des Volumens des vom Förderer geförderten Ernteguts vorgesehen. Eine Rechnereinrichtung berechnet fortlaufend die Massendichte des Ernteguts anhand der Messwerte der ersten Messeinrichtung und der zweiten Messeinrichtung und speichert sie ab. Bei oberhalb eines Schwellenwerts liegenden Durchsätzen bestimmt die Rechnereinrichtung Massendurchsätze und verwendet sie als Ausgabewert, die nur auf den aktuellen Messwerten der ersten Messeinrichtung basieren. Dieser Schwellenwert kann bei einem bestimmten Prozentsatz des maximal zu erwartenden Massen- oder Volumendurchsatz liegen, beispielsweise bei 10%. Liegen die Durchsätze unterhalb des Schwellenwerts, bestimmt die Rechnereinrichtung Massendurchsätze und gibt sie aus, die auf den aktuellen Messwerten der zweiten Messeinrichtung und dem Wert für die Massendichte des Ernteguts beruhen, der bei dem zuletzt über dem Schwellenwert liegenden Durchsatz anhand der Messwerte der ersten Messeinrichtung und der zweiten Messeinrichtung bestimmt wurde.
Auf diese Weise erhöht man die Genauigkeit der Messanordnung, da bei kleineren Durchsätzen, bei denen die Messwerte der ersten, die Gewichtskraft bzw. Masse des Förderers erfassenden Messeinrichtung nicht hinreichend genau sind, auf die wesentlich genaueren Messwerte der zweiten Messeinrichtung zurückgegriffen wird. Letztere werden mit der letzten zuverlässig erfassbaren Massendichte des Ernteguts in Massendurchsätze umgerechnet.
Die zweite Messeinrichtung umfasst vorzugsweise einen berührungslosen, zur optischen Abtastung der Oberfläche des Förderers bzw. des darauf befindlichen Ernteguts geeigneten Entfernungsmesser, insbesondere einen Laser- Entfernungsmesser, der die Oberfläche des Förderers quer zur Förderrichtung und/oder in Förderrichtung abtastet.
Als Förderer kommt beispielsweise ein Bandförderer in Frage. Die Erfindung kann aber auch an anderen Typen von Förderern Verwendung finden, z. B. an Paddelelevatoren, deren Fördervolumen optisch erfasst werden kann, wie in der DE 198 02 756 A beschrieben, und deren Gewichtskraft durch Wägung des ganzen Paddelelevators an dessen Aufhängung erfasst werden kann.
Die Rechnereinrichtung kann in einem beispielsweise zwischen 10% und 50% des maximal zu erwartenden Durchsatzes liegenden Übergangsbereich eine Plausibilitätskontrolle zwischen den Messergebnissen der ersten Messeinrichtung und der zweitem Messeinrichtung durchführen und bei Unplausibilitäten eine Warnung des Bedieners vornehmen oder die Werte der Messeinrichtung mit den unplausibler erscheinenden Werten ignorieren und den Massendurchsatz basierend auf den Messwerten der jeweils anderen Messeinrichtung berechnen. Die erfindungsgemäße Messeinrichtung findet vorzugsweise an Erntemaschinen Verwendung, wie Mähdreschern.
Ausführungsbeispiel
In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines Mähdreschers mit einem Förderer zum Abfördern des gereinigten Korns, dem eine erfindungsgemäße Messanordnung zugeordnet ist,
Fig. 2 eine seitliche Ansicht des Förderers mit zwei Messeinrichtungen,
Fig. 3 eine Ansicht des Förderers von vorn, und
Fig. 4 ein Flussdiagramm, nach dem die Rechnereinrichtung der Messanordnung arbeitet.
Die Figur 1 zeigt einen selbstfahrenden Mähdrescher 10 mit einem Tragrahmen 12, der sich über vordere, angetriebene und hintere lenkbare Räder 14 auf dem Boden abstützt und von diesen fortbewegt wird. Die Räder 14 werden mittels nicht gezeigter Antriebsmittel in Drehung versetzt, um den Mähdrescher 10 z. B. über ein abzuerntendes Feld zu bewegen. An den vorderen Endbereich des Mähdreschers 10 ist eine Erntegutbergungsvorrichtung (nicht gezeigt) in Form eines Schneidwerks oder Maispflückers o. dgl. anschließbar, um Erntegut von dem Feld zu ernten und es nach oben und hinten durch einen Schrägförderer 18 einer Drescheinrichtung mit einer quer angeordneten Dreschtrommel 20 und einem dieser zugeordneten Dreschkorb 22 zuzuführen. Über eine Wendetrommel 24 wird das Erntegut dann einem Strohschüttler 26 zugeführt. Im Folgenden beziehen sich alle Richtungsangaben, wie vorn, hinten, ober- und unterhalb auf die Vorwärtsfahrtrichtung V des Mähdreschers 10. Körner und Spreu, die während des Dreschvorgangs abgeschieden werden, fallen auf einen Vorbereitungsboden 28. Körner und Spreu, die hingegen vom Strohschüttler 26 abgeschieden werden, fallen auf einen Schüttelboden 30, der sie auf den Vorbereitungsboden 28 führt. Der Vorbereitungsboden 28 gibt die Körner und die Spreu einer Reinigungseinrichtung 32 mit darin angeordneten Sieben 34 weiter, der ein Gebläse 36 zugeordnet ist, um die Abscheidung der Spreu von den Körnern zu unterstützen. Gereinigte Körner werden mittels eines Förderers 38 einem Elevator 40 (s. Figur 3) zugeführt, der sie in einen Korntank 42 befördert. Eine Überkehrschnecke 44 gibt unausgedroschene Ährenteile durch einen weiteren nicht gezeigten Elevator zurück in den Dreschprozess, d. h. führt sie wieder der Dreschtrommel 20 zu. Die Spreu wird an der Rückseite der Reinigungseinrichtung 34 ausgeworfen. Die gereinigten Körner aus dem Korntank 42 können durch ein Entladesystem mit Querschnecken und einem Entladeförderer 46 entladen werden.
Die genannten Systeme werden mittels eines Verbrennungsmotors 48 angetrieben und von einer Bedienungsperson aus einer Fahrerkabine 50 heraus kontrolliert. Die verschiedenen Vorrichtungen zum Dreschen, Fördern, Reinigen und Abscheiden befinden sich innerhalb des Tragrahmens 12.
Zur georeferenzierten Ertragserfassung sind dem Mähdrescher 10 eine Antenne 52 zum Empfang von Signalen eines satellitengestützten Positionserfassungssystems (z. B. GPS) und eine mit der Antenne 52 verbundene Rechnereinrichtung 54 zugeordnet. Die Rechnereinrichtung 54 ist weiterhin (drahtlos, z. B. über Funk, oder optisch oder drahtgebunden, z. B. über eine Busleitung) mit zwei Messeinrichtungen 56, 58 verbunden, die mit dem Förderer 38 zusammenwirken. Die Rechnereinrichtung 54 bildet mit den Messeinrichtungen 56, 58 eine Messanordnung zur Erfassung des Massendurchsatzes des vom Förderers 38 geförderten Ernteguts und zeichnet den Massendurchsatz georeferenziert auf.
Anhand der Figuren 2 und 3 ist erkennbar, dass die erste Messeinrichtung 56 insgesamt vier Kraftsensoren in Form von Dehnungsmessstreifen oder anderen geeigneten Sensoren zur Erfassung der Gewichtskraft des Förderers 38 umfasst. Die vier Kraftsensoren sind jeweils zwischen dem Tragrahmen 12 und einer von vier Lagerungen 60 angeordnet, an denen eine angetriebene Welle und eine frei mitlaufende Achse 62 abgestützt sind, die Walzen 64 haltern, um die ein Förderband 66 umläuft, an dessen Oberseite das von der Reinigungseinrichtung 32 abgegebene, gereinigte Erntegut zum Elevator 40 gefördert wird. Die erste Messeinrichtung 56 erfasst demnach die Gewichtskraft des Förderers 38. Weiterhin wäre denkbar, der ersten Messeinrichtung 56 Mittel zur Kompensation von Stößen zuzuordnen, die beispielsweise durch Bodenunebenheiten bedingt sein können und beispielsweise Beschleunigungsmesser umfassen.
Die zweite Messeinrichtung 58 ist als die Oberfläche des Förderers 38 in Querrichtung abtastender Laser-Entfernungsmesser ausgeführt. Anhand der Laufzeit des von der zweiten Messeinrichtung 58 zum Förderer 38 abgestrahlten und von diesem wieder zur zweiten Messeinrichtung 58 reflektieren Lichts wird die Höhe des Ernteguts 68 über dem Förderband 66 bestimmt. Dabei werden nach und nach mehrere Messwerte über die Breite des Förderbands 66 erfasst. Die Rechnereinrichtung 54 (oder die zweite Messeinrichtung 58) erhält weiterhin von einem Geschwindigkeitssensor 70 eine Information über die jeweilige Fördergeschwindigkeit des Förderers 38, um durch fortlaufende Integration der erfassten Höhenwerte des Ernteguts 68 über einen Umlauf des Förderbands 66 das einer Erfassung der Gewichtskraft mittels der ersten Messeinrichtung 56 zugehörige Volumen des Ernteguts 68 zu bestimmen. Hierzu sei auf die Offenbarungen der DE 42 00 770 A und DE 198 08 148 A verwiesen, die durch Bezugnahme mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen werden. Der Geschwindigkeitssensor 70 kann ein mit dem unteren Trum des Förderbands 66 zusammenwirkender Radarsensor sein oder die Drehzahl der Welle oder der Achse 62 erfassen. Die Geschwindigkeit des Förderers 38 kann je nach Fruchtart und/oder dem jeweils maximal zu erwartenden Durchsatz fest eingestellt oder abhängig vom aktuellen Durchsatz geregelt werden, sodass eine maximale Auflösung über den Messbereich erzielt werden kann, insbesondere wenn man die Geschwindigkeit des Förderers 38 selbsttätig derart einstellt, dass stets eine hinreichende Belegung des Förderers 38 mit Erntegut 68 erzielt wird, die eine hinreichend genaue Messung mit der ersten Messeinrichtung 36 ermöglicht. Dies erlaubt auch, dass der Dichtewert bei niedrigen Durchsätzen zu Beginn des Feldes sehr schnell erfasst werden kann, indem man dann den Förderer 38 hinreichend langsam laufen lässt. Die Rechnereinrichtung 54 geht im Erntebetrieb nach dem in der Figur 4 dargestellten Flussdiagramm vor. Nach dem Start im Schritt 100 wird im Schritt 102 die von der ersten Messeinrichtung 56 erfasste Gewichtskraft und vom Geschwindigkeitssensor 70 die Geschwindigkeit des Förderbands 66 abgefragt. Im folgenden Schritt 104 wird dann von der zweiten Messeinrichtung 58 das Höhenprofil des Ernteguts 68 über dem Förderband 66 abgerufen und mittels des Signals des Geschwindigkeitssensors 70 in einen dem zuvor von der ersten Messeinrichtung 56 erhaltenen Gewichtskraftmesswert zuordenbaren Volumenmesswert umgerechnet, wie oben beschrieben. Es folgt der Schritt 106, in dem die Massendichte des Ernteguts berechnet wird, indem die der Gewichtskraft entsprechende Masse durch das Volumen geteilt wird. Die Massendichte und die zugehörige Gewichtskraft werden im folgenden Schritt 108 abgespeichert.
Es folgt der Schritt 110, in dem abgefragt wird, ob die Gewichtskraft größer als ein Schwellenwert ist, der beispielsweise 10% der maximal zu erwartenden Gewichtskraft entspricht. Ist das der Fall, werden im dann folgenden Schritt 112 die im Schritt 102 erfasste Gewichtskraft und die Geschwindigkeit des Förderers 38 verwendet, um den Massendurchsatz zu bestimmen (dazu wird im Einzelnen die in Newton gemessene Gewichtskraft durch die Gravitationskonstante g = 9,81 m/s geteilt und das Ergebnis wird dann mit der Geschwindigkeit des Förderers 38 multipliziert und durch die in Förderrichtung gemessene Länge des mit Erntegut 68 beaufschlagten Teils des Förderbands 66 geteilt). Dieser Massendurchsatz, der basierend auf der (mittels eines nicht gezeigten Sensors) gemessenen Vortriebsgeschwindigkeit des Mähdreschers und der Schneidwerksbreite in einen in kg/m2 gemessenen Ertragswert umgerechnet werden kann, wird georeferenziert abgespeichert. Der ermittelte Massendurchsatz kann auch dem Bediener angezeigt und zur automatischen Regelung der Vortriebsgeschwindigkeit des Mähdreschers und/oder zur automatischen Einstellung von Parametern der Dresch- und/oder Reinigungseinrichtung verwendet werden. Außerdem kann die Massendichte abgespeichert werden.
Ergibt sich hingegen im Schritt 110, dass die Gewichtskraft kleiner oder gleich dem Schwellenwert ist, folgt der Schritt 114. Da dann der Messwert der ersten Messeinrichtung 56 nicht hinreichend genau ist, wird auf den genaueren Messwert der zweiten Messeinrichtung 58 zurückgegriffen, der mittels der zuletzt bei zuverlässigen Messwerten der ersten Messeinrichtung abgespeicherten Massendichte in einen Massendurchsatz konvertiert wird (dazu wird im Einzelnen das Volumen mit der in kg/m3 gemessenen Massendichte und mit der Geschwindigkeit des Förderers 38 multipliziert und durch die in Förderrichtung gemessene Länge des mit Erntegut 68 beaufschlagten Teils des Förderbands 66 geteilt). Dabei wird die Massendichte verwendet, die bei dem zuletzt über dem Schwellenwert liegenden Durchsatz anhand der Messwerte der ersten Messeinrichtung 56 und der zweiten Messeinrichtung 58 bestimmt und von der Rechnereinrichtung 54 abgespeichert wurde. Die so bestimmte Masse und die Geschwindigkeit werden verwendet, um den Massendurchsatz zu bestimmen. Dieser Massendurchsatz, der basierend auf der (mittels eines nicht gezeigten Sensors) gemessenen Vortriebsgeschwindigkeit des Mähdreschers und der Schneidwerksbreite in einen in kg/m2 gemessenen Ertragswert umgerechnet werden kann, wird georeferenziert abgespeichert. Außerdem kann die zugehörige Massendichte abgespeichert werden. Der ermittelte Massendurchsatz kann auch dem Bediener angezeigt und zur automatischen Regelung der Vortriebsgeschwindigkeit des Mähdreschers und/oder zur automatischen Einstellung von Parametern der Dresch- und/oder Reinigungseinrichtung verwendet werden. Es folgt schließlich wieder der Schritt 102.

Claims

Patentansprüche
1. Messanordnung zur Erfassung des Massendurchsatzes von Erntegut (68), das mittels eines Förderers (38) gefördert wird, umfassend: eine erste Messeinrichtung (56) zur Wägung des Förderers (38) mit dem geförderten Erntegut (68), eine zweite Messeinrichtung (58) zur Bestimmung des Volumens des vom Förderer geförderten Ernteguts (68), und eine mit der ersten Messeinrichtung (56) und der zweiten Messeinrichtung (58) verbundene Rechnereinrichtung (54), die betreibbar ist, anhand der Messwerte der ersten Messeinrichtung (56) und der zweiten Messeinrichtung (58) die Massendichte des Ernteguts (68) zu bestimmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (54) betreibbar ist, Massendurchsätze zu bestimmen und auszugeben, die bei oberhalb eines vorbestimmten Schwellenwerts liegenden Durchsätzen nur auf den aktuellen Messwerten der ersten Messeinrichtung (56) basieren und bei unterhalb des Schwellenwerts liegenden Durchsätzen auf den aktuellen Messwerten der zweiten Messeinrichtung (58) und einem Wert für die Massendichte des Ernteguts beruhen, welcher bei dem zuletzt über dem Schwellenwert liegenden Durchsatz anhand der Messwerte der ersten Messeinrichtung (56) und der zweiten Messeinrichtung (58) bestimmt wurde.
2. Messanordnung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Messeinrichtung (58) einen zur Abtastung der Oberfläche des Förderers eingerichteten Entfernungsmesser umfasst.
3. Messanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entfernungsmesser zur Abtastung der Oberfläche in Querrichtung und/oder Längsrichtung des Förderers eingerichtet ist.
4. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechnereinrichtung (54) eine Information hinsichtlich der Geschwindigkeit des Förderers (38) zuführbar ist.
5. Messanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Förderer (38) ein Bandförderer ist.
6. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Förderers (38) variierbar ist.
7. Messanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Förderers (38) je nach Fruchtart und/oder dem jeweils maximal zu erwartenden Durchsatz veränderbar, aber ansonsten fest eingestellt ist.
8. Messanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit des Förderers (38) abhängig vom aktuellen Durchsatz regelbar ist, sodass stets eine hinreichende Belegung des Förderers (38) mit Erntegut (68) erzielt wird, die eine hinreichend genaue Messung mit der ersten Messeinrichtung (36) ermöglicht.
9. Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (54) betreibbar ist, eine Plausibilitätskontrolle zwischen den Messergebnissen der ersten Messeinrichtung (56) und der zweitem Messeinrichtung (58) durchführen und bei Unplausibilitäten eine Warnung des Bedieners vorzunehmen und/oder die Werte der Messeinrichtung (56, 58) mit den unplausibler erscheinenden Werten zu ignorieren und den Massendurchsatz basierend auf den Messwerten der jeweils anderen Messeinrichtung (58, 56) zu berechnen.
10. Erntemaschine (10) mit einer Messanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
11. Verfahren zur Erfassung des Massendurchsatzes von Erntegut, das mittels eines Förderers (38) gefördert wird, mit folgenden Schritten:
Wägung des Förderers (38) mit dem geförderten Erntegut (68) mittels einer ersten Messeinrichtung (56),
Bestimmung des Volumens des vom Förderer (38) geförderten Ernteguts mittels einer zweiten Messeinrichtung (58),
Bestimmen und Abspeichern der Massendichte des Ernteguts (68) anhand der Messwerte der ersten Messeinrichtung (56) und der zweiten Messeinrichtung (58) durch eine Rechnereinrichtung (54), dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (54) bei oberhalb des Schwellenwerts liegenden Durchsätzen Massendurchsätze bestimmt und ausgibt, die nur auf den aktuellen Messwerten der ersten Messeinrichtung (56) basieren, und dass die Rechnereinrichtung bei unterhalb des Schwellenwerts liegenden Durchsätzen Massendurchsätze bestimmt und ausgibt, die auf den aktuellen Messwerten der zweiten Messeinrichtung (58) und dem Wert für die Massendichte des Ernteguts beruhen, welcher bei dem zuletzt über dem Schwellenwert liegenden Durchsatz anhand der Messwerte der ersten Messeinrichtung (56) und der zweiten Messeinrichtung (58) bestimmt wurde.
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