VERFAHREN ZUM AUSBRINGEN VON SAATGUTPARTIKELN ODER PFLANZEN AUF EIN FELD UND EINE ENTSPRECHENDE MASCHINE |
|||||||
申请号 | EP16184260.4 | 申请日 | 2016-08-16 | 公开(公告)号 | EP3141096B1 | 公开(公告)日 | 2018-12-05 |
申请人 | Deere & Company; | 发明人 | Wolff, Kilian; Reutemann, Marcus; Vollmar, Uwe; Bartolein, Christian; Werner, Roland; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausbringen von Saatgutpartikeln oder Pflanzen auf ein Feld und eine entsprechende Maschine. Bei der Arbeit auf landwirtschaftlichen Flächen finden satellitengestützte Positionsbestimmungssysteme unter anderem Verwendung, um bei Sä- oder Pflanzarbeiten einzelne Saatgutpartikel oder Pflanzen an bestimmten Stellen in den Boden einzubringen. Auf diese Weise kann man bestimmte Muster erzielen ( Üblicherweise findet die Planung der Muster vorab auf einem Rechner statt, wobei die Koordinaten festgelegt werden, an denen die Saatgutpartikel oder Pflanzen in den Boden eingesetzt werden, um das gewünschte Muster zu erzielen, oder es wird auf dem Feld eine erste Reihe ausgebracht und die nachfolgenden Reihen werden gegenüber der Vorwärtsrichtung der Sä- oder Pflanzmaschine mit der ersten Reihe seitlich ausgerichtet ( Diese Vorgehensweisen funktionieren relativ gut, solange das Feld in sich völlig horizontal ist, denn die zur Ansteuerung der Sä- oder Pflanzaggregate verwendete Positionsbestimmung basiert im Stand der Technik nur auf zweidimensionalen (horizontalen) Koordinaten, d.h. einer Projektion des Feldes auf eine (vertikale) Höhe von 0. Hierzu sei auf die Es wurde zwar vorgeschlagen, bei Arbeiten an einem seitlichen Hang die dann verringerte, in die Horizontale projizierte Arbeitsbreite zu berücksichtigen und somit benachbarte Spuren in der horizontalen Projektion näher aneinander zu legen als auf einem horizontalen Feld ( Die als gattungsbildend angesehene Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und ein Verfahren zum Ausbringen von Saatgutpartikeln oder Pflanzen auf ein Feld und eine entsprechende Maschine bereitzustellen, das und die auch bei einem nicht-horizontalen Feld das Einhalten eines bestimmten Abstands oder Musters der Saatgutpartikel oder Pflanzen beim Ausbringen ermöglicht. Die vorliegende Erfindung wird durch die Ansprüche definiert. Verfahren zum Ausbringen von Saatgutpartikeln oder Pflanzen auf ein Feld, mit folgenden Schritten:Bereitstellen einer Maschine (36) zum Ausbringen der Saatgutpartikel oder Pflanzen, die in einer Arbeitsrichtung (V) über das Feld bewegbar und mit einem zweidimensionale, horizontale Koordinaten ausgebenden Positionsbestimmungssystem (94) ausgestattet ist,Festlegen des in Arbeitsrichtung gemessenen Abstands (Isoll), mit welchem benachbarte Saatgutpartikel oder Pflanzen auf dem Feld ausgebracht werden sollen,Ermitteln der Neigung (α) des Felds entlang der Arbeitsrichtung (V) der Maschine (36), undAusbringen der Saatgutpartikel oder Pflanzen im festgelegten Abstand (Isoll) durch eine Sä- oder Pflanzeinrichtung (60), basierend auf den vom Positionsbestimmungssystem (94) ausgegebenen, zweidimensionalen Koordinaten und der Neigung (a) des Felds in Arbeitsrichtung (V),wobei die Maschine (36) mehrere, quer zur Arbeitsrichtung seitlich nebeneinander angeordnete Sä- oder Pflanzeinrichtungen (60) umfasst, die getrennt voneinander im Sinne des Einhaltens eines zweidimensionalen Musters der ausgebrachten Saatgutpartikel oder Pflanzen angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Sä- oder Pflanzeinrichtung (60) aktiviert wird, wenn seit ihrer letzten Aktivierung die anhand des Positionsbestimmungssystems erfasste, im horizontalen Koordinatensystem gemessene Strecke x = Isoll • cos (α) zurückgelegt worden ist,und dass die Parameter des Musters zusätzlich zum Abstand (Isoll) benachbarter Saatgutpartikel oder Pflanzen entlang der Arbeitsrichtung (V) der Maschine (36) den relativen Versatz (d) von Saatgutpartikeln oder Pflanzen entlang der Arbeitsrichtung (V) der Maschine (36) zweier quer zur Arbeitsrichtung (V) der Maschine (36) benachbarter Reihen betreffen. Eine entsprechende Vorrichtung zum Ausbringen von Saatgutpartikeln oder Pflanzen auf ein Feld, mit einer Maschine (36) zum Ausbringen der Saatgutpartikel oder Pflanzen, die in einer Arbeitsrichtung (V) über das Feld bewegbar und mit einem zweidimensionale, horizontale Koordinaten ausgebenden Positionsbestimmungssystem (94) gekoppelt ist, mit: Mitteln zum Festlegen des in Arbeitsrichtung (V) gemessenen Abstands (Isoll), mit welchem benachbarte Saatgutpartikel oder Pflanzen auf dem Feld ausgebracht werden sollen,einer Einrichtung zum Ermitteln der Neigung (a) des Felds entlang der Arbeitsrichtung (V) der Maschine (36), und einer Steuerung (92), die mit einer Sä- oder Pflanzeinrichtung (60) zum Ausbringen der Saatgutpartikel oder Pflanzen signalübertragend verbunden und konfiguriert ist, die Sä- oder Pflanzeinrichtung (60) anzusteuern, die Saatgutpartikel oder Pflanzen im festgelegten Abstand (Isoll) auf dem Feld auszubringen, basierend auf den vom Positionsbestimmungssystem (94) ausgegebenen, zweidimensionalen Koordinaten und der Neigung (a) des Felds in Arbeitsrichtung (V), wobei die Maschine (36) mehrere, quer zur Arbeitsrichtung seitlich nebeneinander angeordnete Sä- oder Pflanzeinrichtungen (60) umfasst, die durch die Steuerung (92) getrennt voneinander im Sinne des Einhaltens eines zweidimensionalen Musters der ausgebrachten Saatgutpartikel oder Pflanzen ansteuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (92) konfiguriert ist, die Sä- oder Pflanzeinrichtung (60) zu aktivieren, wenn seit ihrer letzten Aktivierung die anhand des Positionsbestimmungssystems erfasste, im horizontalen Koordinatensystem gemessene Strecke x = Isoll • cos (α) zurückgelegt worden ist,und dass die Parameter des Musters zusätzlich zum Abstand (Isoll) benachbarter Saatgutpartikel oder Pflanzen entlang der Arbeitsrichtung (V) der Maschine (36) den relativen Versatz (d) von Saatgutpartikeln oder Pflanzen entlang der Arbeitsrichtung (V) der Maschine (36) zweier quer zur Arbeitsrichtung (V) der Maschine (36) benachbarter Reihen betreffen. Mit anderen Worten wird anhand der Neigung des Feldes der Fehler des zweidimensionalen Positionsbestimmungssystems beim Befahren von Steigungs- oder Gefällestrecken in der Arbeitsrichtung der Maschine kompensiert. Beträgt der gewünschte Abstand zwischen zwei Pflanzen in Arbeitsrichtung der Maschine, der durch einen Bediener mittels einer Bedienerschnittstelle in eine Steuerung eingegeben werden kann, demnach Isoll und legt die Maschine die anhand des Positionsbestimmungssystems erfasste, im horizontalen Koordinatensystem gemessene Strecke x zurück, wird genau dann die Sä- oder Pflanzeinrichtung aktiviert, wenn seit der letzten Aktivierung die horizontale Strecke x = Isoll • cos (α) zurückgelegt worden ist, wobei α der Steigungswinkel ist (vgl. Die Planung der Positionen, an denen die Saatgutpartikel oder Pflanzen ausgebracht werden sollen, kann beim Ausbringvorgang erfolgen. Dann wird die horizontal zurückgelegte Strecke anhand des Positionsbestimmungssystems erfasst und mit der Neigung α kompensiert, um den gewünschten Abstand einzuhalten. Andererseits kann auch eine Vorplanung erfolgen, bei der anhand einer dreidimensionalen Karte des Feldes zweidimensionale Sollpositionen bestimmt und an die Steuerung der Maschine übertragen werden, die dann beim Erreichen der Sollpositionen den Ausbringvorgang aktiviert. Das Positionsbestimmungssystem, die Einrichtung zum Ermitteln der Neigung des Felds und/oder die Steuerung können sich ganz oder teilweise an Bord der Maschine oder an Bord eines die Maschine ziehenden Fahrzeugs befinden. Im zweiten Fall ist die Maschine mit dem sie ziehenden Fahrzeug als Maschine im Sinne der Patentansprüche anzusehen. Die Neigung des Felds kann anhand eines Neigungssensors und/oder anhand einer vom Positionsbestimmungssystem das eine oder mehrere Antennen umfassen kann, die in Arbeitsrichtung und/oder in Querrichtung über die Maschine verteilt sein können, bereitgestellten Höheninformation und/oder anhand einer im Vorab auf beliebige Weise erstellten, dreidimensionalen Karte des Felds ermittelt werden. Die Maschine umfasst mehrere, quer zur Arbeitsrichtung seitlich nebeneinander angeordnete Sä- oder Pflanzeinrichtungen, die getrennt voneinander im Sinne des Einhaltens eines zweidimensionalen Musters der ausgebrachten Saatgutpartikel oder Pflanzen angesteuert werden. Hierbei wäre auch denkbar, unterschiedliche Neigungswinkel über die Arbeitsbreite der Maschine (sei es anhand der dreidimensionalen Karte des Feldes oder mehrerer Neigungssensoren) zu erfassen und einzelne Sä- oder Pflanzeinheiten der Maschine entsprechend der zugehörigen Neigung α anzusteuern. Die Parameter des Musters betreffen zusätzlich zum Abstand benachbarter Saatgutpartikel oder Pflanzen entlang der Arbeitsrichtung der Maschine den relativen Versatz von Saatgutpartikeln oder Pflanzen entlang der Arbeitsrichtung der Maschine zweier quer zur Arbeitsrichtung der Maschine benachbarter Reihen. Insbesondere wird die Maschine beim Befahren benachbarter Spuren auf dem Feld im Sinne einer Ausrichtung der Saatgutpartikel oder Pflanzen quer zur Arbeitsrichtung angesteuert (vgl. In den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
Die In der Der Hydraulikzylinder 24 des Oberlenkers 28 dient nur zur einmaligen, anfänglichen Einstellung der Position des Koppelpunkts 44 und wird während des Feldbetriebs nicht verstellt, sondern ist dann (wie die Hydraulikzylinder 26 des Unterlenkers 22) in sich blockiert. Am Feldende kann die Sämaschine 36 ausgehoben werden, indem die Hydraulikzylinder 26 über ein geeignetes Ventil (nicht gezeigt) durch den Bediener oder die Vorgewendeautomatik eingezogen und somit in die Hubstellung gebracht werden, und vor dem Bearbeiten der nächsten Spur analog wieder abgesenkt werden. Dadurch werden die Unterlenker 22 durch die Hydraulikzylinder 26 angehoben und wieder abgesenkt, wodurch auch die Sämaschine 36 angehoben und abgesenkt wird. Die Sämaschine 36 umfasst ein Haltegestell 54, das durch untere Bolzen 42 an den Unterlenker-Kopplungspunkten 30 der Unterlenker 22 und durch ein oberes Halterungselement 56 und einen Bolzen am Oberlenker-Koppelpunkt 44 befestigt ist. An dem Haltegestell 54 ist ein Querträger 58 befestigt, der sich über die ganze Breite der Sämaschine 36 erstreckt und an dem seitlich nebeneinander in der dargestellten Ausführungsform vier Säeinheiten 60 befestigt sind. Die Befestigung der Säeinheiten 60 am Querträger 58 erfolgt über U-förmige Halterungen 62, die mit einer Konsole 64 verbunden sind, die sich vertikal an der Rückseite des Querträgers 58 erstreckt und an der übereinander zwei Lenker 66, 68 angelenkt sind, die außerdem jeweils an einem Gestell 70 der Säeinheit 60 angelenkt sind. Die Lenker 66, 68 bilden mit der Konsole 64 und dem Gestell 70 ein verstellbares Parallelogramm, das die Höhe des Gestells 70 über dem Boden definiert. Ein pneumatischer Aktor 72 greift einerseits oben an der Konsole 64 und andererseits unten am unteren Lenker 66 an und definiert die Position des Gestells 70 und die Andruckkraft, mit der am Gestell 70 abgestützte Furchenöffner 78, 80 mit dem Erdboden zusammenwirken. Das Gestell 70 trägt in an sich bekannter Weise einen Saatgutbehälter 84, ein Säschar 86 sowie eine (insbesondere pneumatische, mit von einem nicht gezeigten Gebläse bereitgestellten Unterdruck arbeitende) Zumesseinrichtung 88, die nach und nach einzelne Körner des Saatguts aus dem Saatgutbehälter 84 in das Säschar 86 abgibt, welches es in eine Furche ablegt, die durch den Furchenöffner 80 erzeugt wird, dessen Arbeitstiefe durch ein Tiefeneinstellrad 82 vorgegeben wird. Die Furche wird durch ein Schließrad 90 geschlossen. Eine weitere Furche kann durch einen Furchenöffner 78 erzeugt werden, dessen Arbeitstiefe durch ein Tiefeneinstellrad 76 vorgegeben wird. Diese weitere Furche kann zur Aufnahme von Düngemitteln durch ein weiteres, nicht gezeigtes Schar dienen und ebenfalls durch das Schließrad 90 geschlossen werden. Hinsichtlich weiterer Einzelheiten der Säeinheiten 60 wird auf die Offenbarung der Eine Antenne eines Positionsbestimmungssystems 94 ist auf dem Dach der Kabine 18 angebracht und empfängt Signale von Satelliten z.B. des GPS, Galileo- und/oder Glonass-Systems, um ihre Position zu bestimmen. Die Positionsdaten werden durch das Positionsbestimmungssystem 94 einer Steuerung 92 zugeführt, die wiederum mit Aktoren 96 der Säeinheiten 60 verbunden ist, welche durch die Steuerung 92 aktiviert werden können, jeweils ein Saatgutpartikel in den Boden abzugeben. Das Positionsbestimmungssystem 94 könnte alternativ auf der Sämaschine 36 angebracht sein, wie auch die Steuerung 92 und ein Trägheits- oder Schwerkraftsensor 112 zur Erfassung der Neigung des Felds in Vorwärtsrichtung V. Wenn das Positionsbestimmungssystem 94, die Steuerung 92 und der Trägheits- oder Schwerkraftsensor 112 sich auf dem Ackerschlepper 10 befinden, wie in den Die Steuerung 92 geht im Säbetrieb nach der in den Die Steuerung 92 geht nach dem Flussdiagramm der Nach dem Start im Schritt 100 wird im Schritt 102 der seit der letzten Saatgutablage der jeweiligen Säeinheit 60 (hierbei kann es sich um einen anhand der Aktivierung des Aktors 96 bestimmten Ort oder anhand einer durch einen separaten Sensor, vgl. Im nachfolgenden Schritt 103 wird der Neigungswinkel des jeweils bearbeiteten Bereichs des Felds (bzw. ein Durchschnittswert der Neigung über eine zuletzt zurückgelegte Distanz) in Arbeitsrichtung V bestimmt. Hierzu kann auf die Signale des Positionsbestimmungssystems 94 und/oder den Trägheits- oder Schwerkraftsensor 112 oder eine in einem Speicher der Steuerung 92 abgelegte, dreidimensionale Karte des Felds zurückgegriffen werden. Im nächsten Schritt 104 wird die der seit der letzten Saatgutablage der jeweiligen Säeinheit 60 zurückgelegte Weg I entlang des Feldbodens bestimmt (wie in Im Schritt 106 wird geprüft, ob der Weg I gleich Isoll ist. Ist das nicht der Fall, folgt wieder der Schritt 102, anderenfalls der Schritt 108, in dem die Steuerung 92 den Aktor 96 anweist, ein Saatgutpartikel in den Boden abzugeben. Im Schritt 108 kann die Zeit zwischen der Aktivierung des Aktors 96 und der tatsächlichen Ankunft des Saatguts in der Furche berücksichtigt werden, vgl. Die Ausrichtung der Saatgut- oder Pflanzreihen, d.h. ihre Orientierung gegenüber der Nord-Südrichtung oder einer anderen Referenzachse (und somit die Orientierung der Arbeitsrichtung V auf dem Feld), kann im vorab z.B. auf einem Hof-Rechner geplant oder vor Ort auf dem Feld festgelegt werden, insbesondere indem der Bediener des Ackerschleppers 10 eine erste Spur über das Feld abfährt und dabei die ersten vier Pflanzreihen anlegt. Die nachfolgenden Pflanzreihen werden anschließend quer zur Fahrtrichtung mit den bereits vorhandenen Pflanzreihen in Arbeitsrichtung ausgerichtet (vgl. O. Schmittmann et al., a.a.O), um das gewünschte Pflanzmuster zu erhalten, wobei die Positionierung der benachbarten Spuren vorzugsweise selbsttätig durch ein mit dem Positionsbestimmungssystem 94 verbundenes Lenksystem des Ackerschleppers 10 unter Berücksichtigung der seitlichen Neigung des Felds erfolgt (s. Bei Verwendung einer vorgegebenen Karte der gewünschten Pflanzenpositionen oder zumindest der Orientierung der Pflanzenreihen und/oder einer Referenzposition einer Pflanze wird diese zunächst auf einem beliebigen Rechner (der als Bestandteil der Steuerung im Sinne der Ansprüche anzusehen ist), auf dem auch eine Karte des Felds verfügbar ist, vorgeplant und auf einen Speicher der Steuerung 92 der Sämaschine 36 übertragen und von dieser zur Ansteuerung der Sämaschine 36 verwendet. In diesem Fall besteht auch die Möglichkeit, benachbarte Spuren zeitlich versetzt zu befahren, z.B. indem zunächst eine oder mehrere Spuren ausgelassen und später befahren wird oder werden, da nur in diesem Fall, anders als beim Planen während des Säens, die seitenhangabhängige Position des Sä- oder Pflanzvorgangs in Querrichtung bereits bekannt ist. Im zweiten (manuell kontrollierten) Fall werden die gewünschten Pflanzenpositionen während des Säens oder Pflanzens generiert. Bei einem hügeligen Feld, wie es in der |