СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ УБОРОЧНАЯ МАШИНА Российский патент 2016 года по МПК A01D75/18 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сельскохозяйственной уборочной машине в соответствии с ограничительной частью п. 1 формулы изобретения.

Уровень техники

Сельскохозяйственные уборочные машины, такие как полевые измельчители, зерноуборочные комбайны или сенные прессы, при уборочных работах движутся по полю, - своим ходом или в протягиваемые в качестве прицепов, - для того, чтобы обрабатывать и транспортировать убранную массу с помощью, по меньшей мере, одного рабочего аппарата. В настоящее время для получения высокого коэффициента использования машин уборка производится днем и ночью, причем скорости движения повышаются, ширина захвата возрастает, и непрерывно продолжаются попытки повышения производительности сельскохозяйственных уборочных процессов. При этом операторы машин должны уделять много внимания координации комплексных рабочих процессов.

Помимо того, что поле является местом выращивания подлежащих уборке растений, оно является также жизненным пространством для животных. Поэтому при рабочем движении на уборке операторы машин, - кроме координации уборочных процессов, - должны строго следить за тем, чтобы избегать столкновений с находящимися на поле животными или даже с людьми, так как уборочные машины из-за своих рабочих и транспортирующих аппаратов с острыми кромками и высокой мощностью привода, как правило, представляют смертельную опасность для живых существ. Кроме того, в трагическом случае столкновение с живыми существами их переработка рабочими и транспортирующими аппаратами приводит к загрязнению убранной массы, что, как правило, делает ее непригодной в качестве корма. Так, например, поедание зараженного трупами животных силоса вызывает падеж молочных коров от ботулизма. Только одна захваченная полевым измельчителем косуля может сделать непригодным для корма все содержимое силосохранилища, поскольку трудно найти в нем зараженную часть убранной массы.

Для предотвращения столкновений предложено, например, в патентном документе DE 19608014 А1 на устройстве для обвязки тюков растительной массы устанавливать инфракрасный датчик для теплового определения живых существ, что приводит к выключению устройства. В патентном документе DE 10244822 А1 предложено устанавливать на зерноуборочном комбайне датчик, который обнаруживает живые существа и останавливает комбайн.

Датчики описанных уборочных машин не в любом случае могут определять присутствие живых существ. С одной стороны, область восприятия датчиков всегда ограничена и, с другой стороны, часто трудно обнаружить животных в растительности, так как они прячутся или бегут и внезапно выскакивают перед уборочной машиной. Кроме того, изменяющиеся условия эксплуатации приводят к снижению надежности датчиков. На основе практического опыта можно утверждать, что, несмотря на все старания, нельзя исключить возможности захвата живых существ уборочными машинами. Это, помимо прочего, вызывает экономический ущерб из-за потери качества убранной массы.

Кроме того, на краях зоны уборки нередки случаи вредительства, когда посторонние лица прячут в растительности химикалии (например, бытовые очистители). Эти химикалии могут незаметно проникать в убранную массу. В особенности при последующем использовании убранной массы в биогазовых системах химикалии представляют опасность, так как они легко оказывают воздействие на чувствительные бактерии в системе и могут вызывать сбои в выработке биогаза.

Раскрытие изобретения

С учетом описанных обстоятельств задачей изобретения является создание уборочной машины указанного типа, которая позволяет ограничить экономические потери вследствие нежелательных явлений при уборке, причиной которых является, помимо прочего, столкновение с живыми существами или проявления вредительства в растительности.

В соответствии с изобретением решение поставленной задачи достигается в сельскохозяйственной уборочной машине по п. 1 формулы изобретения. Согласно этому пункту она отличается тем, что содержит систему датчиков, которая распознает опасные материалы в обрабатываемой убранной массе.

В соответствии с изобретением прежде всего было осознано, что при экономически оправданных затратах до сих пор было невозможно полностью исключить столкновения с живыми существами при движении машины в процессе уборки. Однако для того чтобы, по меньшей мере, исключить дальнейшую угрозу для других живых существ в технологической цепочке приготовления кормов, - в частности, при использовании убранной массы для корма животных, - и/или угрозу для последующих технических процессов, уборочная машина по изобретению оснащена системой датчиков, т.е. системой распознавания, с помощью которой распознаются опасные материалы в обрабатываемой убранной массе. При этом в принципе в качестве опасного материала рассматривается любой материал, который в широком смысле представляет угрозу для убранной массы, в особенности для ее последующего использования. Таким является, например, случай, когда убранная масса из-за содержащегося в ней опасного материала делается недопустимой для кормления животных или когда опасный материал нарушает процесс получения биогаза. Благодаря распознаванию таких опасных материалов предусмотренная в соответствии с изобретением система распознавания способствует устранению или, по меньшей мере, снижению вызванного этим экономического ущерба путем того, что позволяет оператору машины вывести из дальнейшей производственной цепочки убранную массу, которая была распознана как загрязненная. Таким образом, под опасными материалами имеются в виду вещества, которые могут распознаваться системой распознавания. За счет этого обеспечивается решение поставленной задачи.

Как уже было указано, опасным материалом в контексте изобретения может быть вещество, которое делает убранную массу недопустимой для кормления животных. К ним относятся, например, вещества животного происхождения, то есть вещества, происходящие от организма животных, такие как их мясо, кровь и/или кости. Кроме того, грибковое поражение убранной массы может приводить впоследствии к ее непригодности в качестве корма, причем особенно микотоксины, известные как продукты обмена веществ плесневого грибка, уже в малых дозах оказывают отравляющее действие на позвоночных животных и поэтому считаются опасным материалом.

Далее, в контексте изобретения в качестве опасного материала могут рассматриваться химические вещества, которые каким-либо образом снижают эффективность использования убранной массы. В частности, таким является случай, когда химическое вещество ухудшает процесс получение биогаза.

В принципе для распознавания опасного материала могут использоваться различные виды датчиков. Согласно предпочтительному примеру осуществления система распознавания содержит оптический датчик, который оптически воспринимает обрабатываемую убранную массу, чтобы выводить из этого информацию о присутствии опасного материала. Оптическое восприятие дает то преимущество, что убранная масса может быть исследована бесконтактным образом. Расположение системы датчиков, - по меньшей мере, ее элементов оптического восприятия, - на потоке убранной массы выгодным образом обеспечивает непрерывное измерение, так что присутствие опасных материалов и/или относящихся к ним изменений может распознаваться быстро. Далее, целесообразно оснащение системы распознавания блоком обработки данных, который может выводить из сигнала датчика информацию о присутствии опасных материалов.

Распознавание опасных материалов целесообразно проводить с помощью системы распознавания, которая может спектроскопически анализировать убранную массу в ближней инфракрасной области. Для этого убранную массу подвергают коротковолновому инфракрасному облучению, - например, с помощью соответствующего светового источника, вследствие чего в определенных соединениях молекул облучаемой массы возбуждаются колебания. С помощью соответствующего блока распознавания и связанного с ним блока обработки данных производится анализ отраженного излучения. В частности, на основе сравнения с известными данными блок обработки данных имеет возможность распознавать определенные содержащиеся в убранной массе опасные материалы, такие как кровь животных или известные химические вещества.

Вначале обработка данных может ограничиваться тем, что выведенная информация содержит информацию о присутствии опасного материала как таковую. Этой чисто качественной информации уже может быть достаточно, чтобы как можно скорее предотвратить угрозу ущерба.

Согласно предпочтительному решению по дальнейшему развитию изобретения информация содержит также информацию о виде распознанного опасного материала. Так, например, оператору машины сообщается, что в убранной массе содержится определенное химическое вещество или определенная кровь животного. По данным вида опасного материала оператор машины может сделать вывод об имевшем место событии (акте саботажа, столкновении с животным, грибковом поражении и т.д.) и ввести соответствующую меру.

В следующем предпочтительном примере осуществления выведенная информация содержит информацию о количестве опасного материала в убранной массе. При этом может идти речь об относительном количестве (или концентрации, например, в виде доли массы или доли объема текущей воспринимаемой убранной массы) или об абсолютном количестве, причем абсолютное количество может определяться, например, путем интегрирования относительного количества по известному расходу убранной массы. Данные количества могут служить для оператора машины базой при оценке опасности от загрязнения.

Применяемая для распознавания опасности система распознавания предпочтительно может быть системой распознавания, которая, помимо того, может использоваться также для распознавания свойств самой убранной массы (например, влажности, содержания белка, сырой клетчатки и т.д.). За счет такого двойного применения могут быть значительно снижены конструктивные затраты.

Далее, предпочтительно для системы распознавания предназначен блок вывода, выполненный с возможностью вывода для оператора машины информации, касающейся присутствия распознанного опасного материала. При этом вывод может осуществляться в виде чистой информации, например, на видимом для оператора машины дисплее в кабине водителя. Для придания информации характера важного сообщения она предпочтительно может также выводиться акустически и/или появляться оптически в особенно выделенном виде (по цвету сигнала и по размеру).

В предпочтительном примере осуществления предусмотрено, что при превышении критического количества распознанного опасного материала блок вывода выдает сигнал для оператора машины. В этом случае оператор машины предупреждается сигналом только тогда, когда превышено критическое количество опасного материала, при этом критическое количество (абсолютное или относительное) предпочтительно может устанавливаться оператором.

Согласно предпочтительному примеру осуществления дополнительно или альтернативно может быть предусмотрено, что при превышении критического количества распознанного опасного материала запускается мера, относящаяся к машине. Здесь возможны различные меры, которые предпочтительно предпринимаются в зависимости от вида и/или количества распознанного опасного материала. Так, например, возможен запуск процесса мгновенной остановки аппаратов уборочной машины (например, в полевом измельчителе или комбайне: приемного аппарата, навесного аппарата, привода хода), чтобы прервать транспортирование убранной массы. Может быть изменена высота среза, например, для того, чтобы больше не принимать находящиеся на земле опасные материалы. В предпочтительном решении по развитию изобретения в качестве ответной реакции на распознавание опасного материала может автоматически вводиться целенаправленное добавление в убранную массу химических веществ и/или средств силосования, чтобы снизить или полностью компенсировать негативное воздействие опасного материала. Ввод таких мер предпочтительно может быть предусмотрен в бортовой системе мониторинга уборочной машины и может запускаться автоматически.

В предпочтительном решении по развитию изобретения предусмотрен блок, выполненный с возможностью документирования с привязкой к местоположению информации, касающейся присутствия опасных материалов. Такой блок может, например, опираться на систему определения местоположения со спутниковой (или иной) поддержкой для соответствующей привязки информации. В практическом применении при этом имеется возможность получать точные данные о месте находки животного или столкновения с ним, например, для того, чтобы информировать фермеров, лесников или охотников о потерях в поголовье животных или о находке.

Краткий перечень чертежей

Далее со ссылками на прилагаемые чертежи будет подробно описан пример осуществления изобретения. Из описания будут ясны другие особенности и преимущества изобретения. На чертежах:

фиг.1 схематично изображает на виде сбоку самоходный полевой измельчитель перед столкновением с косулей,

фиг.2 схематично изображает на виде сбоку самоходный полевой измельчитель по фиг.1 перед захватом химического вещества.

Осуществление изобретения

На фиг.1 показана на виде сбоку сельскохозяйственная уборочная машина в виде самоходного полевого измельчителя 1 в соответствии с предпочтительным примером осуществления изобретения. Для уборки растущей на поле растительности 15 полевой измельчитель 1 оснащен сменным аппаратом 2, который срезает растения и направляет их в виде потока убранной массы в приемный аппарат 3 с вращающимися вальцами предварительного прессования. После предварительного прессования убранная масса 10 поступает в измельчительный аппарат 4, где при взаимодействии оснащенного ножами измельчительного барабана с неподвижной противорежущей пластиной (позициями не обозначены) производится ее измельчение до заданной длины резки. По направлению движения потока убранной массы (направление движения убранной массы 10 в машине показано линией со стрелками) за измельчительным аппаратом установлены устройство 5 кондиционирования и метатель 6, расположенные в транспортирующем проводе 7, который проходит вверх за кабиной 12 водителя. Транспортирующий провод 7 выходит в разгрузочную трубу 8, служащую для перегрузки прошедшей через обрабатывающие и транспортирующие органы 3, 4, 5 убранной массы 10 в грузовой контейнер (не показан). Расположенный на дальнем от машины конце разгрузочной трубы 8 разгрузочный дефлектор 11 позволяет управлять направлением выброса струи убранной массы, выходящей из разгрузочной трубы 8. Для рулевого управления и общего управления самоходным полевым измельчителем 1 в кабине 12 водителя имеется место оператора.

Как показано на фиг.1, в еще не убранной растительности 15 могут случайно оказаться животные, - в показанном примере косуля 18. Несмотря на тщательное наблюдение, могут происходить трагические случаи столкновения с животными, которые вследствие каких-либо обстоятельств уборки (темнота, высокая растительность, высокий уровень шума) могут остаться незамеченными. При таком происшествии вещества животного поступают через обрабатывающие и транспортирующие органы полевого измельчителя 1 в убранную массу 10. Когда в дальнейшем убранную массу 10 складывают в силосохранилище, чтобы потом использовать на корм для скота, примеси веществ животных делают непригодной для корма всю силосную массу. Так, например, она вызывает заболевание или падеж молочных коров от ботулизма. После уборки чрезвычайно трудно или даже невозможно найти в силосной массе зараженную область. В результате такие печальные происшествия с участием диких животных наносят значительный экономический ущерб.

Как показано на фиг.2, кроме того, может случаться, что в целях вредительства третьи лица могут прятать в растительности 15 контейнер 16 и/или другие предметы, содержащие химическое вещество 17. Это химическое вещество 17 может иметь способность влиять на убранную массу 10 таким образом, что после транспортирования и обработки в полевом измельчителе 1 убранной массы 10 значительно ухудшается процесс получения из нее биогаза. Так, например, это происходит в том случае, когда химическим веществом 17 является бытовой очиститель. При этом экономический ущерб может быть значительным при незамеченном загрязнении больших количеств убранной массы 10.

Для снижения ущерба в соответствии с изобретением полевой измельчитель 1 по фиг.1 и 2 оснащен системой 9 распознавания, которая распознает опасные материалы в обрабатываемой убранной массе 10. В примере по фиг.1 под опасным материалом имеется в виду вещества животного происхождения (например, кровь, мясо, кости) захваченного машиной животного, а в примере по фиг.2 речь идет о химическом веществе 17.

Для распознавания соответствующего опасного материала оптически воспринимается убранная масса 10, проходящая через разгрузочную трубу 8, в области на задней стороне разгрузочной трубы 8, то есть на изогнутой наружной стенке, вдоль которой скользит обработанная убранная масса 10. Для этого система 9 распознавания содержит не показанный источник освещения для облучения убранной массы 10 коротковолновым инфракрасным излучением, а также оптику для фокусирования света. Предназначенный для системы 9 распознавания детектор (не показан) воспринимает спектр излучения, отраженный убранной массой 10. Выполняемый системой 9 распознавания анализ спектра служит для того, чтобы выводить информацию о возможном наличии опасного материала в убранной массе 10. Это может производиться, например, в блоке обработки данных посредством сравнения воспринятого спектра излучения с записанными в памяти данными.

В показанном на фиг.2 случае предстоит непосредственный захват и разрушение контейнера 16 (или другого предмета) с содержащимся в нем химическим веществом 17 движущимся полевым измельчителем 1. При дальнейшем движении и обработке в полевом измельчителе 1 химическое вещество проникает в убранную массу 10 или смешивается с ней. Предусмотренная и работающая на основе техники анализа в ближней инфракрасной области система 9 распознавания вследствие непрерывного наблюдения транспортируемой убранной массы 10 распознает содержащееся в ней химическое вещество 17 как опасный материал.

Как показано пунктирной линией, в этом случае система 9 распознавания может посылать сигнал на связанный с ней блок 13 вывода, так что оператор машины информируется о присутствии опасного материала 17. Вывод может осуществляться, например, оптически на дисплее и дополнительно акустически слышимым образом, так что даже в том случае, когда оператор машины внимательно следит за другими процессами, он получает информацию об опасности. Предпочтительно при этом оператор также информируется о виде опасного материала и, при определенных условиях, о его относительном количестве в убранной массе 10.

Предпочтительно данные документируются с помощью блока 14 с привязкой к местоположению. Для этого блок оснащен приемником со спутниковой поддержкой и запоминающим устройством, так что соответствующее место обнаружения опасного материала может быть локализовано и записано в памяти.

С помощью системы 9 распознавания альтернативно или дополнительно к химическим веществам 17 могут распознаваться также другие опасные материалы. Согласно показанному на фиг.1 случаю в убранной массе 10 могут распознаваться также вещества животных (кровь и т.д.), которые попали в транспортирующие и обрабатывающие органы 3, 4, 5 полевого измельчителя 1 в результате столкновения с животным 18. Так, например, при измельчении травы может случаться, что животные были убиты уже при ее предварительном скашивании и не были замечены при последующих рабочих процессах, таких как ворошение и сбор в валки. Кроме столкновения с живыми животными вещества животных могут попадать в убранную массу также и путем того, что убитое животное скрыто в массе валка травы.

В дополнение к показанному примеру осуществления применительно к полевому измельчителю 1 следует заметить, что система распознавания для распознавания опасных материалов в убранной массе может использоваться с получением таких же результатов и преимуществ и в других уборочных машинах, таких как зерноуборочные комбайны, сенные прессы и другие уборочные машины.

Перечень ссылочных обозначений на чертежах

1 Полевой измельчитель

2 Сменный аппарат

3 Приемный аппарат

4 Измельчительный аппарат

5 Устройство кондиционирования

6 Метатель

7 Транспортирующий провод

8 Разгрузочная труба

9 Система распознавания

10 Убранная масса

11 Разгрузочный дефлектор

12 Кабина водителя

13 Блок вывода

14 Блок обработки данных

15 Растительность

16 Контейнер

17 Химическое вещество

18 Косуля

Изобретение относится к области сельскохозяйственного машиностроения. Сельскохозяйственная уборочная машина содержит рабочий аппарат для обработки и транспортирования убранной массы и систему распознавания. Система распознавания распознает опасные материалы в обрабатываемой убранной массе. Опасным материалом является вещество, которое делает убранную массу недопустимой для кормления животных. Исключается присутствие опасных материалов в убранной массе. 12 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Сельскохозяйственная уборочная машина (1), содержащая, по меньшей мере, один рабочий аппарат (3, 4, 5) для обработки и транспортирования убранной массы (10), отличающаяся тем, что содержит систему (9) датчиков, которая распознает опасные материалы (17, 18) в обрабатываемой убранной массе (10), причем опасным материалом является вещество (18), которое делает убранную массу (10) недопустимой для кормления животных.

2. Уборочная машина по п. 1, отличающаяся тем, что опасным материалом является вещество (18) животного происхождения.

3. Уборочная машина по п. 1, отличающаяся тем, что опасным материалом является химическое вещество (17).

4. Уборочная машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что система (9) датчиков содержит оптический датчик, который оптически воспринимает обрабатываемую убранную массу (10), чтобы выводить из этого информацию о присутствии опасного материала (17, 18).

5. Уборочная машина по п. 4, отличающаяся тем, что система (9) датчиков выполнена с возможностью спектроскопического анализа убранной массы (10) в ближней инфракрасной области.

6. Уборочная машина по п. 4, отличающаяся тем, что информация содержит информацию о присутствии опасного материала (17, 18) как таковую.

7. Уборочная машина по п. 4, отличающаяся тем, что информация содержит информацию о виде опасного материала (17, 18).

8. Уборочная машина по п. 4, отличающаяся тем, что информация содержит информацию о количестве опасного материала (17, 18) в убранной массе (10).

9. Уборочная машина по любому из пп. 1-3, 5-8, отличающаяся тем, что система (9) распознавания помимо распознавания опасных материалов (17, 18) выполнена с возможностью использования для распознавания свойств убранной массы (10).

10. Уборочная машина по любому из пп. 1-3, 5-8, отличающаяся тем, что для системы (9) распознавания предназначен блок (13) вывода, выполненный с возможностью вывода для оператора машины информации, касающейся присутствия распознанного опасного материала (17, 18).

11. Уборочная машина по п. 10, отличающаяся тем, что при превышении критического количества распознанного опасного материала (17, 18) блок (13) вывода выдает сигнал для оператора машины.

12. Уборочная машина по любому из пп. 1-3, 5-8, отличающаяся тем, что при превышении критического количества распознанного опасного материала (17, 18) запускается действие, относящееся к машине.

13. Уборочная машина по любому из пп. 1-3, 5-8, отличающаяся тем, что предусмотрен блок (14), выполненный с возможностью документирования с привязкой к местоположению информации, касающейся присутствия опасных материалов (17, 18).