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用于 饲草收割机的作物排出控制

阅读：109发布：2020-05-11

专利汇可以提供用于饲草收割机的作物排出控制专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本公开涉及一种用于收割车辆(10)的作物排出速度控制系统(30)，其具有作物加速器(32)和接收作物物料并将作物物料引导至目标目的地的喷管(24)。作物加速器(32)使作物物料的速度增加。控制系统(30)包括作物速度传感器 (50)、控制器 (40)和变速驱动器 (36)。传感器(50)联接到车辆(10)的喷管(24)上，用于检测喷管(24)中的作物物料的速度，传感器(50)产生表示作物物料的速度的信号 (VS)。变速驱动器(36)驱动地联接到作物加速器(32)。控制器(40)通过控制变速驱动器(36)来改变作物加速器(32)的速度，其方式为根据速度信号(VS)的调制来控制变速驱动器(32)以维持作物物料的选定速度。，下面是用于饲草收割机的作物排出控制专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于收集作物物料的收割车辆(10)的作物排出速度控制系统(30)，所述收割车辆(10)具有作物加速器(32)和喷管(24)，所述喷管从所述作物加速器(32)接收作物物料并将作物物料引导到目标目的地，所述作物加速器(32)构造为使作物物料的速度增加，所述作物排出速度控制系统(30)包括：
作物速度传感器(50)，所述作物速度传感器联接至所述收割车辆(10)的所述喷管(24)，用于检测所述喷管(24)中的作物物料的速度，所述作物速度传感器(50)构造成产生表示作物物料的速度的速度信号(VS)；以及
与所述作物速度传感器(50)通信的控制器(40)，所述控制器(40)构造为接收所述速度信号(VS)；
其特征在于，
变速驱动器(36)驱动地联接至所述作物加速器(32)，所述控制器(40)构造为通过控制所述变速驱动器(36)来控制所述作物加速器(32)的速度，所述控制器(40)进一步构造为根据所确定的速度信号(VS)的调制来控制所述变速驱动器(36)以维持作物物料的选定速度。
2.根据权利要求1所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述作物速度传感器(50)在作物物料运动通过所述喷管(24)时不与该作物物料接触。
3.根据权利要求1或2所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述喷管(24)具有透明部分(70)，其中所述作物速度传感器(50)指向所述透明部分(70)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述透明部分(70)对于来自所述作物速度传感器(50)的发射信号是透明的。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述作物速度传感器(50)是雷达传感器(50)，所述雷达传感器(50)是单个测量点。
6.根据权利要求5所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述雷达传感器(50)使用多普勒测量技术来测量作物速度并构建速度信号(VS)。
7.根据权利要求5或6所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述雷达传感器(50)构造为当作物物料在所述喷管(24)中远离所述雷达传感器(50)行进时测量作物物料的速度。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述作物速度传感器(50)接近所述喷管(24)的远端联接至所述喷管(24)。
9.根据权利要求7所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述控制器(40)还构造为通过使用比例积分微分(PID)算法(100)来控制所述变速驱动器(36)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述控制器(40)还构造为测量所述速度信号(VS)的调制并影响所述作物加速器(32)的旋转速度而使作物物料的速度保持在选定的临界速度值以上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述控制器(40)构造为基于作物的种类、作物的水分水平和/或作物的产量中的一种或多种来自动选择临界速度值。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述控制器(40)构造为接收并存储由操作员选择的临界速度值。
13.根据前述权利要求中任一项所述的作物排出速度控制系统(30)，进一步包括联接到所述喷管(24)的端部的作物偏转器(52)，所述作物偏转器(52)具有联接至该作物偏转器(52)的角度传感器(54)和/或测力传感器(56)，所述角度传感器(54)和所述测力传感器(56)中的至少一者构造为产生偏转器信号(DS)，该偏转器信号被传送到所述控制器(40)，所述控制器(40)还构造为根据偏转器信号(DS)改变所述作物加速器(32)的速度。
14.根据前述权利要求中的任一项所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述控制器(40)还构造为在所述作物加速器(32)的速度低于阈值速度的情况下发出警报。
15.根据前述权利要求中任一项所述的作物排出速度控制系统(30)，其中，所述控制器(40)构造为通过控制所述收割车辆(10)的发动机(38)的转速来控制所述作物加速器(32)的速度。
16.一种包括根据权利要求1所述的作物排出速度控制系统(30)的收割车辆(10)，其中，所述收割车辆(10)是饲草收割机(10)。

说明书全文

用于饲草收割机的作物排出控制

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于与饲草收割机一起使用的作物排出速度控制。

背景技术

[0002] 饲草收割机是将从田间收集的作物切成小块以生产牲畜饲料的机器。在主要是诸如牧草或苜蓿的叶型作物的情况下，这些作物将被预切割并在阳光下晾干，使得只需要通过收割机收集作物。对于诸如玉米的其他作物，饲草收割机还可能配备割台，用于切割直立的作物。

[0003] 将作物——无论是切割的玉米还是收集的牧草——送入用于将产品粉碎的旋转的刀鼓或割刀中。视情况，来自作物处理机的作物(诸如玉米)的动量或来自割刀的牧草的动量将作物带入加速器或抛送机，然后加速器或抛送机将其沿塔架上推而至排出喷管，通过该排出喷管将其排入货车或拖车，该货车或拖车可以由在收割机旁边或后面行驶的另一车辆牵引。

[0004] 在饲草收割机中，用于处理后作物的排出路径通常包括固定的塔架和连接到该塔架的弯曲喷管。通常可以相对于塔架绕竖直轴线旋转的喷管从收割机的本体向侧方或向后方突伸出，以将处理后作物排出到容器中，该容器可以由收割机拖拉或安装于在收割机旁边或后面行驶的车辆上。

[0005] 利用该方法的问题在于，加速器被以如下设定的固定速度驱动，该固定速度设定为在较大的操作距离上实现作物流，该操作距离通常是从喷管出口到行驶在收割机后面的容器的距离。对于较短的距离和其他方向，操作员必须观察轨迹并调整喷管和安装在其末端的偏转器的方向。在可以改变加速器旋转速度的情况下，操作者还必须从观察到的轨迹中推导出对加速器速度的任何必要或有利的调整。

[0006] 在本领域中需要一种利用作物流速度来控制加速器速度的控制系统。

发明内容

[0007] 本发明提供了对从饲草收割机的喷管排出的作物物料的速度的控制。

[0008] 在一种实施方式中，本发明针对一种用于收割车辆的作物排出速度控制系统，该系统具有作物加速器和接收作物物料并将作物物料引导至目标目的地的喷管。作物加速器使作物物料的速度增加。该控制系统包括作物速度传感器、控制器和变速驱动器。传感器连接到收割车辆的喷管，用于检测喷管中作物物料的速度，该传感器产生表示作物物料的速度的速度信号。变速驱动器驱动地联接到作物加速器。控制器通过控制变速驱动器来改变作物加速器的速度，其方式为：该控制器根据速度信号的调制控制变速驱动器以维持作物物料的选定速度。

[0009] 在本发明的另一个实施方式中，当作物物料运动通过喷管时，作物速度传感器不接触作物物料。

[0010] 在再一个实施方式中，喷管具有透明部分，其中作物速度传感器指向透明部分。

[0011] 在又一个实施方式中，透明部分对来自作物速度传感器的发射信号是透明的。

[0012] 在再又一个实施方式中，作物速度传感器是雷达传感器。

[0013] 在再又一个实施方式中，雷达传感器使用多普勒测量技术来测量作物速度并构建速度信号。

[0014] 在再又一个实施方式中，雷达传感器构造为当作物物料在喷管中行进远离雷达传感器时测量作物物料的速度。

[0015] 在再又一个实施方式中，作物速度传感器接近喷管的远端联接至喷管。

[0016] 在再又一个实施方式中，控制器还构造为通过使用比例积分微分(PID)算法来控制变速驱动器。

[0017] 在再又一个实施方式中，控制器还构造为将作物物料的速度保持在选定的临界速度值以上。

[0018] 在再又一个实施方式中，控制器构造为基于作物的类型、作物的水分含量和/或作物的产量中的一种或多种自动选择临界速度值。

[0019] 在再又一个实施方式中，控制器构造为接收和存储由操作员选择的临界速度值。

[0020] 在再又一个实施方式中，控制系统包括联接至喷管的端部的作物偏转器，作物偏转器具有联接至偏转器的角度传感器和/或测力传感器，角度传感器和测力传感器中的至少一个构造为产生偏转器信号，该偏转器信号被传送到控制器，控制器还构造为根据偏转器信号改变作物加速器的速度。

[0021] 在再又一个实施方式中，控制器还构造为在作物加速器的速度低于阈值速度的情况下发出警报。

[0022] 在再又一个实施方式中，控制器构造为通过控制收割车辆的发动机的转速(RPM)来控制作物加速器的速度。

[0023] 在再又一个实施方式中，收割车辆是饲草收割机。

[0024] 本发明的优点是作物排出速度控制系统优化了发动机转速以维持理想的作物处理速度。

[0025] 另一个优点是建议操作员调整设置以微调作物流性能，诸如优化割台速度设定、作物从割台到凹版的过渡、以及加速器设定。

[0026] 另一个优点是，警告操作者检测到超出优选范围的操作，甚至警告已经发生或将要发生堵塞。

[0027] 再又一个优点是，本发明改善了当本发明的作物落在作物目的地运输工具中的目标位置时作物流的投放位置，从而有效地装填到作物容器。附图说明

[0028] 通过参考以下结合附图对本发明实施方式的描述，本发明的上述和其他特征和优点以及实现它们的方式将变得更加清楚，并且将更好地理解本发明，其中：

[0029] 图1是具有本发明的作物排出速度控制的饲草收割机的实施方式的立体图；

[0030] 图2是图1的饲草收割机的侧视图；

[0031] 图3是由图1和图2的饲草收割机所使用的作物排出速度控制系统控制的排出系统的图示；

[0032] 图4是作物排出速度控制系统的各部分的示意框图；

[0033] 图5是说明本发明的作物排出速度控制系统的算法的框图；

[0034] 图6是用于说明由本发明的发明本质解决的控制方面的图表；以及

[0035] 图7是示出本发明的示例性方法的功能的流程图。

[0036] 在所有这些附图中，相应的附图标记指示相应的部件。本文阐述的示例说明了本发明的实施方式，但这些示例不应以任何方式被解释为限制本发明的范围。

具体实施方式

[0037] 当与车辆和/或其部件结合使用时，术语“前”、“后”、“左”和“右”通常参照车辆的向前操作行进的方向来确定，但是它们不应被解释为限制性的。术语“纵向”和“横向”是参照车辆的前后方向确定的，并且同样不应解释为限制性的。

[0038] 现在参照附图，更具体地参照图1，示出了饲草收割机10形式的收割车辆10的示例性实施方式，该收割车辆10将作物流CS沿着作物轨迹12引导到被牵引车16拖拉的接收车辆14。

[0039] 现在，再参考图2，示出了具有轮18、底盘20、割台22、喷管24和操作员驾驶室26的饲草收割机10的侧视图。轮18承载底盘20，在底盘20中又支撑割台22。选择割台22以随着饲草收割机10沿向前的方向行进而从田间收割——即，切割和收集——作物CP。收割的作物经过处理而被切成小块以便存放在筒仓中并最终喂给牲畜。作物流CS被沿着轨迹12引导，如图1中的纵向向后方向所示，以便通过将作物流发送到目标位置来有效且均匀地装填到接收车辆14。

[0040] 现在，再参考图3至图5，示出了用于收集作物物料并在作物处理器28中处理作物物料的收割车辆10的作物排出速度控制系统30。收割车辆10使用作物加速器32使处理后的作物物料加速而进入并通过喷管24。喷管24从作物加速器32接收作物物料，并将作物物料引导至车辆14中的目标目的地。作物加速器32构造成使作物流CS中的作物物料具有增加的速度。速度传感器34联接到作物加速器32，以产生表示作物加速器32的旋转速度的信号。该速度传感器可以使用编码轮、或使用磁传感器来检测加速器32的旋转。收割车辆10还包括变速驱动器36和发动机38。变速驱动器36联接至发动机38和作物加速器32。

[0041] 作物排出速度控制系统30包括控制器40、操作员界面42、湿度传感器44、产量传感器48、作物速度传感器50、联接至可枢转的偏转器52的致动器、角度传感器54和测力传感器56。作物速度传感器50联接到收割车辆10的喷管24，用于检测作物流CS中的作物物料在喷管24中行进时的速度。作物速度传感器50构造为产生表示作物物料CS的速度的速度信号VS。控制器40与作物速度传感器50通信，并且控制器40构造为从作物速度传感器50接收速度信号VS。

[0042] 操作员界面42位于驾驶室26中，用于输入操作员关于正在收割的作物类型的选择以及用于控制系统30的操作的设定点。来自控制器40的信息，诸如由联接到控制器40的各种传感器感测的各元件的操作特性，通过操作员界面42传达给操作员。

[0043] 发动机38直接或间接地对驱动联接至作物加速器32的变速驱动器36进行驱动，并且变速驱动器36通信地联接至控制器40。控制器40构造为通过控制变速驱动器36来控制作物加速器32的速度。变速驱动器36例如可以包括具有由控制器40确定的传动比的无级变速器(CVT)36，其还监控可从发动机38获取的速度和扭矩。这种CVT 36可包括行星齿轮系统，该行星齿轮系统结合了发动机38的机械驱动和马达的液压驱动——该马达接收来自可变液压泵的油，其中，泵的设定由控制器40控制。控制器40还构造为使用速度信号VS的反馈来控制变速驱动器36以维持作物物料流CS的选定速度。作物速度传感器50在窗口70处具有单个测量点。可以想到的是，变速驱动器36也可以使用变速皮带驱动器、静液压驱动器或采用基于频率的速度控制的电动驱动器来实现。此外，还可以设想简单地调整发动机的速度以调整包括作物加速器32的转速在内的所有从动部件的速度。

[0044] 当作物流CS运动通过喷管24时，作物速度传感器50不接触作物物料。窗口70联接至喷管24并且形成喷管24的顶壁的一部分，该部分可以被认为是透明部分70。作物速度传感器50指向透明部分70，使得从作物速度传感器发射的信号可以从该透明部分穿过，并且返回的反射信号可以被作物速度传感器50接收。透明部分70对于来自作物速度传感器50的特定发射信号是透明的，使得可以测量经过窗口70的作物流CS的速度。作物速度传感器50可以是雷达传感器50，但是也可以考虑其他运动检测传感器。

[0045] 雷达传感器50使用多普勒测量技术来测量作物速度并构建速度信号VS。在本实施方式中，雷达传感器50构造为当作物物料CS在喷管24中远离雷达传感器50行进时测量作物物料CS的速度。作物速度传感器50接近喷管24的远端、诸如接近喷管24联接有偏转器52的端部关联至喷管24。这种位置确保了测得的作物速度值表示出了收割机各部件在作物物料流CS上的累积作用。

[0046] 作物排出速度控制系统30使用控制器40通过算法100来控制变速驱动器36，该算法可以是比例积分微分(PID)算法100。如图5所示，可以想到反馈系统，其中将作物加速器32的速度传感器34用作求和运算器64的一个输入，并且将作物速度传感器50和视觉传感器
66输入到求和点62。视觉传感器66使用光学技术检测作物的轨迹12。这样的传感器可以包括立体视觉摄像机或飞行时间摄像机。过渡效果处理器I(TEH1)58和过渡效果处理器II(TEH2)60用于缩放其上相应的输入，以便响应加速器32的速度和扭矩变化的变化以及系统
30的作物流CS的变化。

[0047] 控制器40还构造为将作物物料CS的速度保持在选定的临界速度以上，在该临界速度以下，作物物料流易于在沿着刀鼓及割刀头与偏转器52之间的作物路径的某个位置处阻塞或堵塞。实际临界速度取决于作物的类型(可由操作员通过操作员界面42输入或由摄相机检测)、作物的水分水平(可由湿度传感器44检测)和/或作物的产量(可由产量传感器48检测)。控制器40可以使用这些数据来自动建立临界速度值。然而，操作员可以基于他的经验以及他对作物流CS和收割条件的个人评估使用操作员界面42来干预和修改该临界速度值。

[0048] 作物排出速度控制系统30解决了作物流CS的测量速度的变化，如图6所示，其中在左侧示例中，所测量的作物速度在一段时间内是缓慢变化的，然后是作物速度的快速变化，使得速度降到临界速度以下，这可能导致堵塞或是由堵塞引起的。当作物速度传感器50将速度信号VS提供给控制器40时，作物排出速度控制系统30监测到作物速度的变化或调制。控制器40监控速度信号VS的调制并增加旋转加速器32的旋转速度以在速度信号VS的高调制时间期间提供安全裕度，从而防止作物速度下降到临界速度以下。

[0049] 相反，图6右侧部分所示的情况在右侧图表的左侧部分示出了速度信号VS的低调制。从图表中可以看出，速度信号VS远高于临界速度的低调制表明可以节省能量。作物排出速度控制系统30检测到速度信号VS的低调制，并通过改变驱动器36的传动比和/或发动机38的转速而降低加速器32的旋转速度来降低作物速度，如右侧图表的右侧部分所示。

[0050] 现在再参考图7，其示出了算法200，该算法包括在步骤202进行的由作物速度传感器50执行的测量作物速度的步骤。作物速度传感器50在步骤204生成速度信号VS，在步骤206，控制器40利用该速度信号VS来分析以确定作物速度的变化率，以便确定速度信号VS的调制情况。如果该调制高于预定值X(步骤208)，则增加在临界速度值之上的安全裕度，并增加加速器32的旋转速度，从而提供足够的裕度以防止系统中发生堵塞。当在步骤212中检测到调制相对较低时，如上面相对于图6所讨论的，其中速度信号VS的调制低于另一个预定值Y，则减小安全裕度，并在步骤214中降低作物加速器32的旋转速度，以便节省能量但仍然提供所需的作物速度以将作物流CS送入所期望的位置，并且防止收割机10中的堵塞。

[0051] 在联接到喷管24端部的作物偏转器52上联接有角度传感器54和测力传感器56。角度传感器54检测偏转器52倾斜的角度。偏转器52的倾斜用于引导和改变作物流CS的轨迹12。由于偏转器52改变了轨迹12，所以控制系统30跟踪角度以更好地预测作物流CS的轨迹
12。当作物流CS撞击偏转器52时，测力传感器56检测到施加到偏转器52上的力，使得控制器
40可以估计轨迹12以及计算能量的大小，该“能量的大小”指为了保持作物流CS的速度高于临界速度以及另一方面通过以最佳水平操作作物加速器32、可变驱动器36和发动机38节省能量而添加到作物流CS或从作物流CS减去的能量的大小。角度传感器54和/或测力传感器
56构造为产生偏转器信号DS，该偏转器信号DS被传送至控制器40，控制器40使用偏转器信号DS来改变作物加速器32的速度。因而，通过监测偏转器信号DS，速度控制系统30可以考虑对超出作物速度传感器50位置的物料流CS的影响。

[0052] 控制器40还构造为在速度由信号VS表示的作物的速度低于接近临界作物速度值的阈值速度值的情况下发出警报。警报通过操作员界面42提供给操作员。

[0053] 有利地，作物排出速度控制系统30用于优化发动机38的转速以维持理想的作物处理速度。作物处理速度由通过操作员界面42输入到控制器40的存储器中的作物设定限定。这些设定可以包括临界速度值和阈值速度值，在该阈值速度值处将警报发送给操作员以警告操作超出优选范围甚至已经发生堵塞。本发明还用于建议操作员调整设定以微调作物流性能，诸如，优化割台22的速度设定、形成作物从刀鼓到谷粒处理器35或加速器32的过渡的凹板的位置、以及加速器32的设定。此外，本发明用于改善作物流CS落在车辆14中时的投影投放位置。

[0054] 尽管已经就至少一个实施方式对本发明进行了描述，但是可以在本公开的精神和范围内进一步修改本发明。因此，本申请旨在涵盖使用本发明的原理的任何变型、用途或改型。此外，本申请旨在涵盖落入本发明所属领域的已知或惯例中并且落入所附权利要求的限制之内的与本公开的偏离。

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