PL249046B1 - Głowica pomiarowa systemu monitorującego ilość zbieranego plonu - Google Patents

Abstract

Głowica pomiarowa systemu monitorującego ilość zbieranego plonu, w której obudowie (1) zamocowanej do wspornika (2) połączonego za pomocą obejmy dwudzielnej (3) ze wspornikiem maszyny rolniczej, umieszczono na pałąku zespół promieniście ustawionych czujników odległości skierowanych na rejon pola z bezpośrednio uformowaną pryzmą. Czujniki odległości rozmieszczone są na płaszczyźnie prostopadłej do kierunku jazdy maszyny rolniczej i ustawione są na pałąku na stałym promieniu o wspólnym środku ze stałym przesunięciem kątowym.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest głowica pomiarowa systemu monitorującego ilość zbieranego plonu mocowana do ciągnika lub do tyłu maszyny agregowanej do ciągnika, układającej urobek na polu w pryzmach, która pozwala na dokonywanie pomiaru objętości zebranego urobku, na podstawie którego wyliczane są parametry identyfikujące zasobność pola. System monitorujący ilość zbieranego plonu dedykowany jest do upraw, które po zbiorze składowane są w pryzmy kształtowane przez maszyny agrotechniczne.

W dobie precyzyjnego rolnictwa ważną informacją dla rolnika jest wydajność pola/łąki. Dąży się do tego, aby w jak największym stopniu wykorzystywać posiadany areał ziemi, aby uzyskiwane plony przynosiły maksymalne zyski przy jak najmniejszych nakładach finansowych. Dlatego też w zrównoważonym rolnictwie maszyny agrotechniczne powinny być wyposażane w systemy kontrolujące wydajność pól, informujące rolnika o konieczności podejmowania działań zaradczych, aby przelicznik wydajności do nakładów był jak największy. Dotychczasowe systemy monitorując ilość zbieranego plonu bazują na pomiarach wagowych na zainstalowanych w maszynach czujnikach tensometrycznych. Ten rodzaj pomiarów jest dość precyzyjny jednak trudno jest go odnieść do konkretnej lokalizacji na polu. Dlatego też stosowane są systemy czujników sensorycznych bądź wizyjnych oceniających zasobność pola/łąki.

Znane są w technice rozwiązania pozwalające na monitorowanie pola. Przykładem tego mogą być rozwiązania proponowane przez firmę Poettinger EP3818797A1, które umożliwiają skanowanie leżącego na polu urobku przy pomocy listwy sensorycznej. Wadą proponowanego rozwiązania jest umieszczenie zestawu czujników na wysięgniku, który w trakcie pracy na polu na skutek nierówności terenu ulega dużym przemieszczeniom i wibracjom zakłócając wartość sygnału pomiarowego. Podobne rozwiązanie zostało ujawnione w zgłoszeniu EP3959960A1, w którym zestawy czujników monitorujących plon zastąpiono czujnikami wykrywającymi żywe istoty na polu i je odstraszające. W tym przypadku zestawy czujników montowane są na listwie skanującej mocowanej zarówno do ciągnika, jak i maszyny agregowanej. W zgłoszeniu patentowym DE10258347A1 zestaw czujników mocowany jest z przodu ciągnika i kontroluje stan pola dla maszyny uprawowej dołączonej z tyłu ciągnika. W dokumencie CH677308A5 zestaw czujników podczerwieni został umieszczony na listwie mocowanej do boku ciągnika wykrywając zwierzynę łowną ukrywająca się na polu.

Znane są w technice rozwiązania systemów monitorujących ilość zbieranego urobku układanego w pryzmy. Przykładem tego mogą być wynalazki zarejestrowane pod nr US20170016870A1, US2020141784A1, czy US20191628551, gdzie systemy pomiarowe mocowane są w dolnych częściach maszyn zbierających, oparte na zestawie czujników zliczają w czasie rzeczywistym objętość zbieranych płodów rolnych ułożonych w pryzmach pomiędzy rzędami roślin w sadach. W wynalazku zarejestrowanym pod numerem US2017013772A1 zespół czujników mierzących odległość zamocowany do kombajnu bądź prasy zbierającej wykorzystany został do pomiaru profilu pryzmy urobku. Wszystkie te systemy pozwalają na zbieranie danych dotyczących zasobności pola i prezentacji ich w postaci map ze zwizualizowanymi obszarami jakości pola.

Nad rozwiązaniami z zakresu pomiaru ilości zielonki i rejestracji zasobności łąki pracuje wiele firm z branży maszyn rolniczych. Krajowym podmiotem, który wdraża podobne rozwiązania jest Przemysłowy Instytut Maszyn Rolniczych w Poznaniu, który na podstawie utworzonej mapy pola będzie w stanie sterować podzespołami agregowanych do ciągnika maszyn. W proponowanym rozwiązaniu elementami roboczymi są kamery skanujące urobek i przetwarzające obraz na dane ilościowe. Zespoły szerokokątnych kamer podobnie jak we wspomnianych wcześniej patentach umieszczono na listwach mocowanych do maszyny roboczej.

W znanych rozwiązaniach zespół czujników opracowanych na bazie sensorów ultradźwiękowych, radarowych lub optycznych, montowany na dole maszyny zbierającej urobek, skanuje profil zbieranej pryzmy wysyłając wiązkę w kierunku normalnym do pokosu, co sprawia że ograniczona jest szerokość pomiaru, a czujniki ustawione szeregowo w poprzek pokosu ze względu na rozmiary i drgania maszyny wprowadzają szumy do uzyskiwanych wskazań.

Istotą wynalazku jest głowica pomiarowa systemu monitorującego ilość zbieranego plonu zbudowana z obudowy i zespołu czujników, charakteryzująca się tym, że w obudowie, zamocowanej do wspornika połączonego za pomocą obejmy dwudzielnej ze wspornikiem maszyny rolniczej, umieszczono na pałąku zespół promieniście ustawionych czujników odległości skierowanych na rejon pola z bezpośrednio uformowaną pryzmą.

Korzystnie czujniki odległości rozmieszczone są na płaszczyźnie prostopadłej do kierunku jazdy maszyny rolniczej, np. ciągnika.

Korzystnie czujniki odległości rozmieszczone są na pałąku na stałym promieniu o wspólnym środku ze stałym przesunięciem kątowym.

Korzystnie skrajne czujniki z czujników odległości skierowane są na powierzchnię pola poza pryzmę w celu określenia rzędnej analizowanej części pola.

Korzystnie głowica pomiarowa umieszczona jest w centralnej części toru jazdy maszyny rolniczej, np. ciągnika.

Korzystnie głowica pomiarowa zaopatrzona jest w czujnik lokalizacyjny GNSS zamocowany do wspornika centralnie nad obudową, w płaszczyźnie działania czujników odległości.

Korzystnie obudowa głowicy pomiarowej jest obudową dwudzielną z podłużną szczeliną umożliwiającą wysyłanie i odbieranie sygnału z czujników odległości.

Głowica pomiarowa według wynalazku pozwala na wyznaczenie profilu pryzmy urobku w sposób dyskretny aproksymowany sumą pól trapezów. Profil pryzmy urobku wyznaczany jest względem zdefiniowanej na podstawie wskazań skrajnych czujników płaszczyzny pola.

Szerokość pomiarowa profilu urobku regulowana jest przez zmianę wysokości mocowania głowicy pomiarowej, która realizowana jest za pomocą dwudzielnej obejmy.

Wynalazek został przedstawiony na rysunku, gdzie na fig. 1 przedstawiono zespół głowicy pomiarowej, na fig. 2 przedstawiono schemat działania głowicy pomiarowej, na fig. 3 ukazano widok głowicy ze zdemontowaną obudową, na fig. 4 przedstawiono wariant mocowania głowicy pomiarowej na maszynie roboczej, na fig. 5 ukazano pałąk do mocowania czujników odległości w głowicy pomiarowej, na fig. 6 przedstawiono wnętrze głowicy pomiarowej z usytuowaniem czujników odległości, na fig. 7 ukazano głowicę pomiarową w widoku od strony roboczej ze szczeliną wzdłużną w obudowie dwudzielnej.

Głowicę skanującą według wynalazku stanowi zespół w omawianym wariancie siedmiu laserowych czujników odległości 6, umieszczonych promieniście w dwudzielnej obudowie 1 w centralnej części toru jazdy ciągnika. W głowicy skanującej dwa skrajne czujniki 7 stanowią punkty odniesienia definiujące płaszczyznę pola 9, pięć pozostałych czujników określa profil 10 zebranego urobku. W konstrukcji głowicy możliwe jest instalowanie innej niż wspomniana liczba czujników, z tym że zawsze muszą być dwa skrajne czujniki 7 referencyjne określające rzędną odniesienia pola 9. Głowica pomiarowa zamocowana jest do wspornika 2 pozwalającego na regulację jej położenia w kierunku pionowym. Regulację zapewnia obejma dwudzielna 3 stanowiąca podstawę mocowania układu do ciągnika lub innej maszyny roboczej. Płaszczyzna skanowania podłoża realizowana przez głowicę pomiarową wyznaczoną przez wiązki pomiarowe 11 oraz 12 musi być prostopadła do kierunku poruszania się ciągnika z zainstalowanym na maszynie systemem pomiarowym. Na końcu wspornika 2 głowicy pomiarowej zainstalowany jest czujnik lokalizacyjny GNSS 8 określający współrzędne głowicy w trakcie jej pracy. Czujnik lokalizacyjny GNSS np. GPS umieszczony jest centralnie nad obudową 1 głowicy pomiarowej w płaszczyźnie działania czujników odległości 6 i 7.

Głowica pomiarowa mocowana jest na zestawie kosiarek bocznych wyposażonych w transportery układające pokos trawy w postać pryzmy. Głowica służy do określania zasobności łąki i przeznaczona jest do współpracy z zespołem kosiarek czołowej montowanej na przednim TUZie (trzypunktowym układzie zawieszenia) ciągnika i zestawie dwóch bocznych kosiarek tylnych mocowanych na tylnym TUZie ciągnika. Głowica pomiarowa dokonuje pomiaru bezpośrednio po uformowaniu pryzmy urobku.

Zaletą rozwiązania jest kompaktowa budowa głowicy pomiarowej z czujnikami odległości dającymi informację o punktowej wysokości profilu pokosu względem podłoża. Profil pokosu jest obliczany metodą trapezów. Pozwala to zdecydowane przyspieszyć obliczenia, pomiar jest wolny od zakłóceń, kurzu, zapylenia, wilgotności. Wynalazek pozwala na dokonywanie pomiarów z prędkościami dochodzącymi do 20 km/h. Ze względu na możliwość regulacji wysokości położenia głowicy pomiarowej względem pokosu i jej korekcji programowej w systemie liczącym szerokość pokosu nie stanowi ograniczenia dla wskazań. Ponadto istotą wynalazku jest fakt, że sensory pomiarowe nie wysyłają wiązki pomiarowej normalnej do pokosu, przez co głowica ma zwartą budowę, a oprogramowanie liczące, przy użyciu funkcji trygonometrycznych wyznacza z dość dużą dokładnością objętość urobku.

Operator maszyny może w czasie rzeczywistym dokonywać stosownych korekt w trajektorii narzędzia roboczego, a także w parametrach jego pracy (może dokonywać przeregulowań na podstawie zebranych danych). Pozyskane w trakcie pracy dane pozwalają określić zasobność pola/łąki, dokonać oceny równomierności pozyskiwania surowca, zaplanować precyzyjne dawkowanie nawozu, precyzyjnie przygotować się do kolejnych zabiegów agrotechnicznych na zeskanowanym polu.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Głowica pomiarowa systemu monitorującego ilość zbieranego plonu zbudowana z obudowy i zespołu czujników, znamienna tym, że w obudowie (1) zamocowanej do wspornika (2) połączonego za pomocą obejmy dwudzielnej (3) ze wspornikiem maszyny rolniczej (4), umieszczono na pałąku (5) zespół promieniście ustawionych czujników odległości (6) skierowanych na rejon pola z bezpośrednio uformowaną pryzmą.
2. 2. Głowica pomiarowa według zastrz. 1, znamienna tym, że czujniki odległości (6) rozmieszczone są na płaszczyźnie prostopadłej do kierunku jazdy maszyny rolniczej (4).
3. 3. Głowica pomiarowa według zastrz. 1-2, znamienna tym, że czujniki odległości (6) ustawione są na pałąku na stałym promieniu o wspólnym środku ze stałym przesunięciem kątowym.
4. 4. Głowica pomiarowa według zastrz. 1-3, znamienna tym, że skrajne czujniki (7) z czujników odległości (6) skierowane są na powierzchnię pola poza pryzmę i określają rzędną analizowanej części pola.
5. 5. Głowica pomiarowa według zastrz. 1, znamienna tym, że jest umieszczona w centralnej części toru jazdy maszyny rolniczej (4).
6. 6. Głowica pomiarowa według zastrz. 1, znamienna tym, że jest zaopatrzona w czujnik lokalizacyjny GNSS (8) zamocowany do wspornika (2) centralnie nad obudową (1), w płaszczyźnie działania czujników odległości (6).
7. 7. Głowica pomiarowa według zastrz. 1, znamienna tym, że obudowa (1) jest obudową dwudzielną z podłużną szczeliną umożliwiającą wysyłanie i odbieranie sygnału z czujników odległości (6).