DD155117A1

DD155117A1 - Akustische messeinrichtung zur erfassung von leitlinien

Info

Publication number: DD155117A1
Application number: DD22580780A
Authority: DD
Inventors: Frank Ahrens; David Berfeld; Hans-Peter Dornheim; Peter Erk; Ladislaus Kollar; Fritz Walter
Original assignee: Frank Ahrens; David Berfeld; Dornheim Hans Peter; Peter Erk; Ladislaus Kollar; Fritz Walter
Priority date: 1980-12-06
Filing date: 1980-12-06
Publication date: 1982-05-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine akustische Messeinrichtung, mit deren Hilfe Leitlinien, deren Hoehenunterschiede im Profilverlauf durch eine Schallecholotung aufloesbar sind, erfasst werden koennen, so dass eine automatische Lenkung mobiler Aggregate an Leitlinien, die auf unterschiedliche Weise erzeugt bzw. genutzt werden koennen, moeglich wird. Ziel der Erfindung ist, dass in der Messeinrichtung nach Gewinnung der Echosignale diese in einer Schaltung zur Signalauswertung derart verarbeitet werden, dass Aenderungen des Messabstandes zwischen Messfuehler und Leitlinie keinen Informationsverlust ueber die Position des Messfuehlers zur Leitlinie hervorrufen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die Arbeitspunktanpassung innerhalb der Signalauswertung realisiert wird, indem der zu erfassende Hoehenunterschied der Leitlinie digital aufgeloest, kodiert und zwischengespeichert wird. Aktuelle und zwischengespeicherte Messinformationswerte ergeben nach dem Vergleich, der Dekodierung und Endspeicherung ein Mehrpunktsignal als gesuchte Regelabweichung. Die Form des Mehrpunktsignals kann durch Kombination entsprechender Signalgewinnung- und Signalauswertekanaele veraendert werden.

Description

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Akustische Meßeinrichtung zur Erfassung von Leitlinien

Anwendungsgebiet

Die akustische Keßeinrichtung tastet berührungslos Leitlinien mit signifikanten Höhenunterschieden ab, die im Anwendungsfall einer automatischen Lenkung mobiler landwirtschaftlicher Aggregate als Führungsgröße vorzugeben sind» Nach entsprechender Signalgewinnung und -auswertung kann eine vorhandene Fahrkursabweichung (Regelabweichung) und deren Richtung durch eine seitliche Abstandsmessung der Position des Meßfühlers zur Leitlinie angegeben werden. Bei der Arbeit mit mobilen Aggregaten können als natürliche Leitlinien die von mobilen Aggregaten, Traktoren und Anbaugerät im vorhergehenden Arbeitsgang erzeugten Bearbeitungsgrenzen z.B. Pflugfurchen genutzt werden.

Bekannte technische Lösungen

Bekannte technische Lösungen für akustische Keßeinrichtungen benutzen zum Erfassen von Leitlinien akustisch-elektrische Wandler (Meßwertgeber) z.B. Ultraschallschwinger. Der Meß-· fühler wird mittels Ausleger fest mit dem mobilen Aggregat gekoppelt und über der Bearbeitungsgrenze positioniert (SU-Urheberschein 231 917, DE-OS 2 241 682). Die Meßeinrichtungen bestehen aus zwei Meßwertgebern und getrennten Kanälen zur Signalgewinnung und -auswertung. Wird als Prinzip der Signalauswertung die Impulsechomethode verwendet, können signifikante Höhenunterschiede im Aufnahmebereich der Bear-

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beitungsgrenze durch eine absolute Laufzeitmessung je Kanal um einen Vergleich mit einer den jeweiligen Höhenunterschied repräsentierenden fest voreingesteilten Laufzeitdifferenz ermittelt werden. Als Regelabweichung entsteht ein Mehrpunktsignal, Alle bekannten technischen Lösungen können auf dieses Prinzip der Signalauswertung zurückgeführt werden. Für diese Meßeinrichtungen existiert bei vorgegebener Profilgeometrie der Leitlinie eine ermittelbare Laufzeitdifferenz, die als Festwert vorzugeben ist und ein optimaler Meßabstand, der den Arbeitsbereich der Meßeinrichtung über der Bearbeitungsgrenze festlegt«, Kleine Abstandsänderungen um den städtisch eingestellten Arbeitsbereich* d_oh_o Änderungen kleiner als der nachzuweisende Höhenunterschied der Leitlinie führen noch zu keinem Informationsverlust über die Lage des Meßfühlers zu dieser, wenn die Reflexionsechos in beiden Kanälen auswertbar sind«, Versuche unter Einsatzbedingungen haben gezeigt j daß die durch die starre Auslegerkopplung auf den Meßfühler übertragenen Komponenten der Aggregateigenbewegung als Störgröße Änderungen um den statischen Arbeitspimkt hervorrufen, die in der Regel großer als die zu erfassende Höhendifferenz sind. Als ITachteil tritt zeitweise ein Informationsverlust über die Position des Meßfühlers ein, so daß beim Betrieb einer automatischen Lenkung das Signal der Leitlinie nicht definierbar ist. Pur die Funktion der automatischen Lenkung bei üblichen Einsatzbedingungen in der Praxis ist es deshalb notwendig, den Arbeitspunkt dem jeweiligen Meßabstand dynamisch nachzuführen, so daß ein.Informationsverlust bei auswertbaren Reflexionsechos vermieden wird β

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, für eine akustische Meßeinrichtung mit Signalauswertung nach der Impulsechomethode zur Erfassung von Leitlinien mit Höhenunterschieden, die mit Hilfe der Schallecholotung aufgelöst werden können, vorzugsweise von landwirtschaftlichen Bearbeitungsgrenzen ζ·Β_β Pflugfurchen ein Signal abzuleiten, durch welches es möglich ist, den Arbeit spunkt bei Meßabstandsänderungen nachzuführen, die aus der Übertragung der Aggregateigenbewegung über den Ausleger

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auf den Meßfühler resultieren, so daß bei verwertbaren Reflexionsechos kein Informationsverlust entsteht und' der Verlauf der Leitlinie weiterhin erfaßt werden kann. Dadurch entfällt die genaue Voreinstellung das Meßfühlers auf die den geometrischen Verhältnissen anzupassende Meßhöhe und eine automatische lenkung mobiler Aggregate wird unter FeIdeinsatzbedingungen möglich.

Wesen der Erfindung

Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, zu sichern, daß innerhalb der Signalauswertung eine Arbeitspunktanpassung an die jeweilige Meßhöhe möglich ist, wenn die Lage der vorhergehenden (AbtastZeitpunkt t -) Position des Meßfühlers als Information gespeichert und mit der aktuellen (Abtastzeitpunkt t ) Position verglichen wird* Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, indem für die zum Meßabstand proportionalen Schallaufzeiten je Kanal Abbildungsgrößen A, B erzeugt werden, die einen Vergleich zu aktuellen Meß informationen A^, B , bzw. zwischen'aktuellen und gespeicherten Meßinformationen A -, B₁ gestatten· Durch entsprechende Positionierung der Meßwertgeber über der Bearbeitungsgrenze und Festlegung der Vergleichskriterien zwischen den Meßinformationen A , A^, B , B- ergibt sich bekannterweise eine Regelabweichung als Mehrpunktsignal· Als Abbildungsgröße besonders geeignet sind digitalisierungsfreundliche Signalparameter wie beispielsweise die Frequenz oder die Impulsanzahl.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden·

In den Zeichnungen zeigen:

Fig.: 1 Meßeinrichtung mit Verarbeitungsstufen zur Signalgewinnung und -auswertung mit MehrpunktÜbertragungsverhalt en

Fig.: 2 Baustufen der Signalauswertung für 3-Punktübertragungsverhalten

In Fig. 1 sind neben den Baugliedern der Signalgewinnung auch die der Signalauswertung dargestellt.

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Die Empfangsechos beider Kanäle liegen nach der Signalgewinnung als Impulse vor, deren zeitlicher Abstand zum Sendeimpuls als Laufzeit dem doppelten Meßabstand je Kanal entspricht β Die Meßeinrichtung soll im Echtzeitbetrieb (f-, ^f₂ Sende/Empfangsfrequenzen) arbeiten, Der Generator 11 erzeugt zeitlich gestaffelte Steuerimpulse für die Bauglieder der Signalauswertung, Am Ausgang der Tore 1, 2 entsteht in Abhängigkeit von der konstanten Taktfrequenz f„ eine der jeweiligen Echoimpulslaufzeit proportionale Impulsanzahle Die Kodierer 3» 4 werten die Impulszahlen aus und ordnen ihnen digitale Wertigkeiten (Bits) eines bestimmten Kodes zu« In den Speichern 5_$ 6 werden die Informationswerte zur Taktzeit t .j gespeicherte Die Taktfrequenz f^ ist so festzulegen, daß der zu erfassende Höhenunterschied der Bearbeitungsgrenze in beiden Kanälen mit der daraus resultierenden Impulsanzahl digital aufgelöst, kodiert und die Informationen A, A «, B , ^B _n_i ^im Vergleicher 7 logisch getestet werden können. Die Ergebnisse des Vergleichers 7 werden nach Beendigung des Meßvorganges über den Dekodierer 8 den Speichern 9, 10 .._e zur Bildung der Regelabweichung als Kehrpunkt signal zugeführt. Die Taktimpulse cp 1, cp 2, cp 3 und cp 4 lösen Rücksetz-, Einlese- oder Auswertebefehle aus. Die Kanäle zur Signalgewinnung und -auswertung können erweitert werden. In Pig» 2 sind die Bauglieder für die Signalauswertung für eine Meßeinrichtung mit 3-PunktÜbertragungsverhalten dargestellt* Die Bauglieder der Signalauswertung wurden zweckmäßigerweise mit integrierten Schaltkreisen realisiert. Bei einer Taktfrequenz f™ = 37 kHz lassen sich Höhenunterschiede der Leitlinie von Ah^ 7,5 cm mit + 1 Bit Genauigkeit an der Binärstelle a , b auflösen, wenn die Laufzeitproportionale Impulsanzahl je Kanal durch zwei Binärzähler als Kodierer 14 registriert und im Binärcode A = a,, a₂, a^, a_Q, B = b^, b₂, b-|, b (4-Bit-Zählumfang) verschlüsselt werden« Leitlinien wie Pflugfurchen mit einer minimalen Höhendifferenz vonAh¹= 15 cm lassen sich erfassen, wenn die drei höherwert igen Bits der Meßinformation A = a,, a₂, a. und B = b-p b₂, b-, über den Vergleicher 18 (A_n< B_n, A_n-1^A_n, B_n <_ B₁-) ausgewertet und Über den Dekoder 19 den Speichern 20, 21 als Regelabweichung zugeführt werden. Schwankungen des Meßabstandes a im Bereich 0,15 m ^Aa ( 1 m ändern den In-

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formationsgehalt bei auswertbaren Reflexionsechos nicht. Die Anwendung einer relativen Laufzeitmessung durch Auswertung von Laufzeitdifferenzen und Zwischenspeicherung ist eine Möglichkeit für die Realisierung einer Arbeitspunktanpassung der Meßeinrichtung.

Claims

1» Akustische Meßeinrichtung zur Erfassung von Leitlinien landwirtschaftlicher Bearbeitungsgrenzen mit signifikannten Höhenunterschieden durch Positionierung eines Meßfühlers mittels Auslergers über der Bearbeitungsgrenze und unter Verwendung der Impulsechomethode mit Schall·- laufzeitauswertung, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Übertragung der Aggregateigenbewegung auf den Meßfühler verursachten Keßabstandsänderungen durch eine während der Signalauswertung realisierte Arbeitspunktnachführung kompensiert, bei auswertbaren Reflexionsechos ein Mehrpunktsignal als Regelabweichung gebildet und die Leitlinie durch eine automatische Lenkung an mobilen Aggregaten kopiert γ/erden kann»

2» Akustische Meßeinrichtung nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Signalauswertung die Laufzeiten proportional auf den Signalparameter Impulsanzahl abgebildet werden, eine digitale Auflösung des zu erfassenden Höhenunterschiedes erfolgt und die Auswertung der Impulsanzahlen, ihre Kodierung ( 1j 2; 3? 4 ), Zwischenspeicherung ( 5; 6 ), der Vergleich (7) von aktuellen und zwischengespeicherten Meßinformationswerten und die abschließende Dekodierung (8) und Endspeicherung ( 9; 10 ) eine Regelabweichung mit Mehrpunktübertragungsverhalten ergibt«

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Erfindungsansprucb

3· Akustische Meßeinrichtung nach Punkt 1 und 2, dadurch gekennzeichnet j daß die Zahl der Verarbeitungskanäle für die Signalgewinnung und -auswertung sowie die Anzahl der Speicher für die Zusammensetzung des tibertragungsverhaltens der Meßeinrichtung beliebig erweiterbar sind.

Hierzu L Seiten Zeichnungen