СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ УБОРОЧНАЯ МАШИНА Российский патент 2018 года по МПК A01D41/127 

Область техники

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

Уровень техники

Сельскохозяйственные уборочные машины и особенно самоходные уборочные машины, к которым относятся зерноуборочные комбайны и полевые измельчители, убирают культуру с поля и обрабатывают ее с помощью ряда рабочих аппаратов, чтобы обеспечивать возможность сбора в зерновом бункере как можно большего урожая зерна. Эти рабочие аппараты выполнены управляемыми, при этом в особенности их параметры, то есть эксплуатационные параметры рабочих аппаратов, могут быть настроены, а следствием настройки параметров и соблюдения предельных условий является более высокое или более низкое качество убранной массы. Для управления рабочими аппаратами и настройки их параметров современные уборочные машины, как правило, оснащены устройствами управления и регулирования, которые могут управляться водителем из кабины. В зерноуборочных комбайнах к рабочим аппаратам относятся молотильный аппарат, который, как правило, содержит подбарабанье и несколько молотильных органов, а также расположенное за молотильным аппаратом по направлению потока убранной массы очистное устройство, содержащее вентилятор и несколько решет.

В зависимости от того, какая культура подлежит уборке, например рапс, пшеница или ячмень, и от того, какие предельные условия имеются на поле и в окружающей среде, при этом к предельным условиям относятся влажность, высота растительности, свойства почвы и другие условия, требуется различное управление и различная настройка параметров рабочих аппаратов, чтобы достигнуть наивысшего возможного качества убранной массы и одновременно наибольшей возможной производительности. Нежелательной является, например, высокая доля битого зерна и загрязнений в убранной массе.

Из уровня техники, из наиболее близкого технического решения по патентному документу ЕР 1763988 А1 известно оснащение уборочной машины камерой, которая снимает серию изображений потока убранной массы на пути ее транспортирования, а затем эти изображения анализируются в отношении качества убранной массы и прежде всего в отношении доли битого зерна и доли незерновых включений. Далее могут сравниваться друг с другом настройки параметров рабочих аппаратов, на основе которых получены серии изображений. Это облегчает выбор подходящей настройки параметров. При этом оценка качества потока убранной массы на основе серий изображений и последующий выбор настройки параметров могут выполняться либо автоматически, либо оператором на основе его собственного сравнения.

Однако это решение имеет тот недостаток, что получение серии изображений, которая отражает определенную настройку параметров рабочих аппаратов, обеспечивается только после длительной фазы неустановившегося процесса работы уборочной машины и рабочих аппаратов. Серия изображений записывается только после того, как заканчивается механическая настройка рабочих аппаратов на новые параметры, и после затухания других неустановившихся процессов, которые могут вызывать отклонения квазистационарного состояния потока убранной массы. В результате, во-первых, пригодное для обработки отображение предоставляется в распоряжение оператору или соответствующей автоматической функции только после периода времени в несколько минут, который к тому же может варьироваться, и только тогда может производиться оценка того, дает ли эффект определенная настройка параметров и какое влияние она оказывает на качество убранной массы. Во-вторых, это приводит к тому, что локальные нерегулярности, такие как особенно заросшие сорняками локальные участки на поле, либо не выделяются при анализе, либо искажают результат таким образом, что это локальное обстоятельство распространяется или, по меньшей мере, частично проецируется на все поле. В обоих случаях трудно установить действительное положение дел.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является усовершенствование известной сельскохозяйственной уборочной машины и ее оснащение системой контроля таким образом, чтобы обеспечить возможность более точной и быстрой оценки влияния изменений настройки параметров рабочих аппаратов, а также лучшей идентификации локальных нерегулярностей в растительности на поле и, соответственно, более быстрого и точного реагирования.

Решение поставленной задачи достигается в сельскохозяйственной уборочной машине, обладающей признаками в соответствии с ограничительной частью пункта 1, достигается за счет признаков, указанных в отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Существенным является знание того, что циклическая съемка серий изображений и следующее за ней отображение соответствующей доли битого зерна и/или доли незерновых включений на основе этой серии изображений может давать оператору полезное представление о качестве убранной массы, о качестве настройки параметров рабочих аппаратов и о полевых условиях даже тогда, когда еще нет установившегося рабочего режима. Даже когда в переходных состояниях отображаемый в виде доли битого зерна и/или доли незерновых включений результат анализа не всегда позволяет сделать точную количественную оценку, в любом случае может осуществляться быстрая качественная оценка и соответствующая быстрая реакция, либо автоматическая, либо операторская.

Различные величины доли битого зерна и/или доли незерновых включений используются, с одной стороны, для отображения оператору и, с другой стороны, для регулирования параметров рабочих аппаратов.

Возможно точное отображение для оператора основанной на серии изображений доли битого зерна и/или доли незерновых включений и, в частности, предупреждения оператора, когда при текущей доле битого зерна и/или текущей доле незерновых включений наблюдается вход в критическую область или выход из допустимой области.

Предпочтительные примеры осуществления изобретения описывают особенно пригодное для данной цели выполнение воспринимающего устройства, а также его привод в действие, чтобы как можно быстрее после съемки серии изображений отображать основанную на ней долю битого зерна и/или долю незерновых включений.

Возможно механическое выполнение воспринимающего устройства и его расположения на направляющей для убранной массы таким образом, что проходящий поток убранной массы может восприниматься надежно и в полном объеме, что дает возможность наиболее точного заключения о текущей обрабатываемой убранной массе.

Краткий перечень чертежей

Другие подробности, особенности, цели и преимущества изобретения будут пояснены на предпочтительном примере выполнения со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах:

фиг. 1 схематично изображает на виде сбоку зерноуборочный комбайн в качестве примера предлагаемой сельскохозяйственной уборочной машины,

фиг. 2 схематично изображает зерновой элеватор комбайна по фиг. 1,

фиг. 3 изображает первый пример отображения на экране устройства управления комбайна по фиг. 1 с отображением треугольной диаграммы,

фиг. 4 изображает другой пример отображения на экране устройства управления комбайна по фиг. 1 с отображением потока убранной массы и столбчатой диаграммы.

Осуществление изобретения

Показанная на фиг. 1 сельскохозяйственная уборочная машина, которая в данном примере выполнения является зерноуборочным комбайном 1, оснащена системой 2 контроля. Система 2 контроля содержит оптическое воспринимающее устройство 3 для съемки (восприятия) серий изображений проходящего основного потока убранной массы и устройство 4 оценки и обработки данных (далее - «устройство обработки») для определения доли битого зерна и/или доли незерновых включений в основном потоке убранной массы на основе воспринятой серии изображений, а также устройство 5 визуализации для отображения доли битого зерна и/или доли незерновых включений.

При этом устройство 4 обработки и устройство 5 визуализации могут быть выполнены как отдельными, так и в виде единого аппарата. В данном контексте серия изображений состоит из любого ряда отдельных изображений, снятых друг за другом через короткие промежутки времени, причем такая серия изображений может состоять из одного единственного изображения. В особенно предпочтительном примере осуществления каждая серия изображений состоит из постоянного числа изображений.

Как будет более подробно пояснено ниже, для последующей обработки может быть также выбрано одно или несколько изображений из серии изображений, причем остальные изображения могут быть отброшены. Промежуток времени между отдельными изображениями серии изображений может быть определен как промежуточное время изображений, причем в этом случае общее время съемки серии изображений может быть названо продолжительностью серии изображений. Промежуточное время между изображениями может быть как постоянным, так и предпочтительно переменным и, в частности, может устанавливаться устройством 4 обработки. Может производиться также видеосъемка, и в этом случае из нее выбирают один или несколько кадров, которые образуют серию изображений. В данном случае промежуточное время между изображениями аналогичным образом представляет смещение по времени между отдельными изображениями. Отдельные изображения серии изображений могут иметь различные параметры изображений, то есть в особенности различные угловые перспективы, время освещения, выдержку, спектр освещения и т.д. Отдельные изображения могут быть также сняты распределенным воспринимающим устройством 3, состоящим из нескольких воспринимающих устройств, причем в этом случае также снятые с различных перспектив изображения могут быть собраны в единую серию изображений.

Под понятием «поток убранной массы» уборочной машины здесь следует понимать поток обработанной убранной массы на пути транспортирования в уборочной машине, при этом в зерноуборочном комбайне 1 путь транспортирования убранной массы начинается у жатвенного аппарата 6 и проходит до зернового бункера 7 комбайна 1. Понятие «основной поток убранной массы» обозначает только часть потока убранной массы, которая образует преимущественную часть собранной массы, приведенную к общему пути транспортирования. Другими словами, не учитывается частичный поток убранной массы, который проходит по потенциально имеющимся более мелким ответвлениям по типу байпасов.

Под понятием «доля битого зерна» или «доля незерновых включений» имеется в виду, с одной стороны, доля ломаных зерен по отношению ко всем зернам в потоке убранной массы и, с другой стороны, доля материала в потоке убранной массы, которая не содержит зерна в качестве продуктовой массы. Таким образом, в незерновых включений может содержаться материал, который является зерном, но не тем зерном, которое представляет собой убираемую продуктовую массу. Эта доля битого зерна или доля незерновых включений может относиться к площади изображения в соответствующей серии изображений или также к воспринимаемому определенному частичному объему потока убранной массы. Однако предпочтительно доля битого зерна и/или доля незерновых включений относится к расходу основного потока убранной массы, то есть к общему основному потоку убранной массы, проходящему через уборочную машину, в данном специальном случае через зерноуборочный комбайн.

Установленная доля битого зерна и/или доля незерновых включений может основываться на отдельном изображении серии изображений, на всей серии изображений или на специальном выборе одного или нескольких изображений из серии изображений. При этом могут выбираться одно или несколько изображений, которые согласно критерию качества представляют наилучшую съемку. Таким критерием качества может быть особенно подходящее распределение света, контура или контрастности. Устройство 4 обработки предпринимает в принципе анализ изображений серии изображений или части серии, при котором предпочтительно вначале согласно соответствующему алгоритму на изображении распознаются битое зерно и незерновые включения. Затем площадь, занятая битым зерном и незерновыми включениями, вычисляется на двухмерном изображении в виде отношения площадей, и это отношение площадей с помощью соответствующей функции экстраполяции пересчитывается в объемную долю.

Помимо отображения доли битого зерна и/или доли незерновых включений может генерироваться также акустический сигнал в качестве предупредительного сигнала, когда доля битого зерна и/или доли незерновых включений превышает предельную величину или переходит нижний порог величины.

Далее, предлагаемая уборочная машина отличается тем, что система 2 контроля производит циклическую съемку серий изображений и в пределах заданного времени обработки после съемки серии изображений отображает основанную на серии изображений текущую долю битого зерна и/или долю незерновых включений. Таким образом, цикличность относится к серии изображений, причем в качестве решающего момента времени для определения цикличности может быть определен момент времени съемки первого изображения серии. Определенная выше продолжительность съемки серии изображений может быть равной времени цикла серии изображений, что соответствует квазинепрерывной съемке изображений без заметной паузы между отдельными сериями. Далее, следует заметить, что не каждая фактически снятая серия изображений должна приводить к отображению основанной на серии текущей доли битого зерна или доли незерновых включений в пределах заданного времени обработки. Может производиться съемка изображений или серий изображений, которые отбрасываются еще до направления их к устройству 4 обработки. Необходимо только, чтобы помимо этих отброшенных серий изображений имелись другие снятые серии изображений, которые снимаются циклически и по которым в пределах заданного времени обработки после съемки отображается основанная на серии изображений текущая доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений.

В данном контексте циклическую съемку серий изображений следует понимать как постоянно повторяющуюся съемку серий изображений, которая однако не обязательно производится за одинаковые периоды времени. Циклическая съемка серий изображений может выполняться, в частности, с помощью соответствующего управления воспринимающим устройством 3 посредством устройства 4 обработки.

Отображение основанной на серии изображений текущей доли битого зерна и/или доли незерновых включений после съемки серии изображений в пределах заданного времени обработки может также толковаться как условие реального времени или требование реального времени. Таким образом, задается время обработки, в пределах которого в каждом случае, с оговоркой о вышеописанной возможности отброса отдельных серий изображений, после съемки серии изображений выполняется отображение доли битого зерна и/или доли незерновых включений, причем эта доля битого зерна и/или доля незерновых включений основывается на снятой серии изображений. Другими словами, в качестве максимального времени между обоими этими событиями промежуток времени между съемкой серии изображений и отображением основанной на них доли битого зерна и/или доли незерновых включений определяется временем обработки, в пределах которого информация, содержащаяся в снятой серии изображений, отражается в отображаемой текущей доле битого зерна и/или доле незерновых включений. При этом, когда предпочтительно для каждой снятой серии изображений отображается основанная на ней доля битого зерна и/или доля незерновых включений, эта отображаемая текущая информация может циклически актуализироваться при съемке серий изображений.

Здесь следует обратить внимание на то, что в пределах заданного времени обработки отображается текущая доля битого зерна и/или доля незерновых включений, основанная на снятой серии, но не обязательно определяемая только ею. Как будет более ясно описано ниже, может предприниматься усреднение, при котором текущая доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений основывается на бегущем окне серий изображений. В этом случае требуется только, чтобы в пределах заданного времени обработки после съемки серии изображений соответствующая серия изображений уже оказывалась в этом бегущем окне и таким путем включалась в определение доли битого зерна и/или доли незерновых включений. То, что другие, снятые до этого серии изображений, также проходят через это окно, не ограничивает данного утверждения.

Здесь и в дальнейшем под понятием текущей доли битого зерна или текущей доли незерновых включений имеется в виду отображаемая в данный момент специальная величина доли битого зерна или, соответственно, доли незерновых включений.

Далее, предпочтительно предлагаемая уборочная машина отличается тем, что уборочная машина содержит управляемые рабочие аппараты 8, а система 2 контроля снабжена устройством 9 управления и регулирования для настройки параметров рабочих аппаратов 8 на основании текущей доли битого зерна и/или текущей доли незерновых включений. Как это показано в примере осуществления зерноуборочного комбайна 1 на фиг. 1, устройство 9 управления и регулирования может быть расположено в одном блоке с устройством 4 обработки.

В показанном зерноуборочном комбайне 1 к управляемым рабочим аппаратам 8 помимо упомянутого жатвенного аппарата 6 относится связанный с ним наклонный питатель 10. От него поток убранной массы комбайна 1 передается на охватываемые подбарабаньем 11 молотильные органы 12. От отбойного барабана 13 поток убранной массы поступает в выполненное здесь в виде сепарирующего ротора сепарирующее устройство 14, в котором освобожденные подвижные зерна потока убранной массы отделяются в нижнюю область. Отсюда поток убранной массы поступает по обратному поддону 15 к очистному устройству 16, которое здесь состоит из нескольких решетных плоскостей 17 и вентилятора 18. Отсюда зерновой элеватор 19 направляет поток убранной массы к зерновому бункеру 7.

Указанные рабочие аппараты 8 выполнены с возможностью управления ими и, в частности, с возможностью настройки их параметров. При этом взаимосвязь между настройкой параметров рабочих аппаратов 8 и качеством убранной массы сложна и зависит как от вида убранной массы, так и от ряда других предельных условий. В качестве примера можно указать, что интенсивная работа молотильных органов вызывает повышенное дробление зерен в убранной массе и повышенный расход энергии на обмолот. С другой стороны, слишком низкая интенсивность работы молотильных органов 12 приводит к более низкому объему обмолота и, соответственно, к более низкой производительности.

Также и в очистном устройстве 16 настройку параметров нужно производить таким образом, чтобы, с одной стороны, по возможности все зерна убранной массы направлять дальше на путь транспортирования, но чтобы при этом отсеивались загрязнения и другие нежелательные включения. Даже при известных предельных условиях оптимальная настройка параметров рабочих аппаратов 8 представляет сложную задачу. Благодаря данному описываемому и предпочтительному примеру осуществления посредством устройства 9 управления и регулирования системы 2 контроля может выполняться автоматическое или частично автоматическое управление и настойка параметров рабочих аппаратов 8.

Далее, предпочтительно предусмотрено, что устройство 4 обработки определяет грубую долю битого зерна и/или грубую долю незерновых включений и сообщаемую оператору усредненную долю битого зерна и/или сообщаемую оператору усредненную долю незерновых включений. При этом грубая доля битого зерна и/или грубая доля незерновых включений не имеет усреднения по времени или, во всяком случае, имеет небольшое усреднение, в частности, по времени по сравнению с сообщаемой оператору усредненной долей битого зерна и/или усредненной долей незерновых включений. Предусмотрено, что устройство 5 визуализации отображает сообщаемую оператору долю битого зерна и/или сообщаемую оператору долю незерновых включений. Примеры этого, которые будут описаны более подробно дальше, отражены на фиг. 3 и 4. При этом введение оператора в заблуждение из-за скачков в отображении устраняются путем того, что отображаемая для оператора текущая доля битого зерна и/или доля незерновых включений имеет, по меньшей мере, существенную степень усреднения.

На основе этого может быть также предусмотрено, что устройство 9 управления и регулирования предпринимает настройку параметров рабочих аппаратов 8 на основе текущей грубой доли битого зерна и/или текущей грубой доли незерновых включений. За счет этого автоматическое регулирование может реагировать принципиально быстрее, чем оно отображает это оператору через устройство 5 визуализации.

Предпочтительно доля битого зерна и/или доля незерновых включений пересчитывается (экстраполируется) на расход основного потока убранной массы путем того, что измеренная по площади доля битого зерна и/или доля по площади незерновых включений по меньшей мере одного изображения серии изображений посредством соответствующего коэффициента коррекции переводится в объемную долю битого зерна и/или объемную долю незерновых включений. Коэффициент коррекции различен для определения доли битого зерна и доли незерновых включений. Такой коэффициент коррекции, который может являться функцией доли по площади битого зерна или доли по площади незерновых включений, учитывает то обстоятельство, что выраженная в процентах площадь, занятая битым зерном или незерновыми включениями в изображении, не обязательно соответствует процентной доле объема, занимаемого битым зерном или незерновыми включениями в основном потоке убранной массы. Здесь коэффициент коррекции для доли битого зерна может зависеть как от доли по площади битого зерна, так и от доли по площади незерновых включений. Также и коэффициент коррекции для незерновых включений может зависеть как от доли по площади незерновых включений, так и от доли по площади битого зерна.

Указанный коэффициент коррекции, который, в частности, зависит от вида убранной массы, предпочтительно предварительно определен эмпирически, то есть посредством измерений, и записан в устройстве 4 обработки. Для получения объемной доли битого зерна или объемной доли незерновых включений долю по площади битого зерна и/или долю по площади незерновых включений умножают на соответствующий коэффициент коррекции. Пересчет (экстраполяция) на расход основного потока производится на весь объем основного потока убранной массы, проходящий через уборочную машину, в частности, через зерноуборочный комбайн 1. Здесь и в дальнейшем предпочтительно предусмотрено, что под понятием доли битого зерна или под понятием доли незерновых включений имеется в виду объемная доля битого зерна или объемная доля незерновых включений, то есть соответствующие понятия имеют одинаковое значение. Соответственно, предпочтительно текущая доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений, в частности текущая объемная доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений, отображается в виде процентной доли.

Предпочтительная возможность отображения текущей доли битого зерна и/или доли незерновых включений предусматривает, что устройство 5 визуализации отображает видеоизображение 20, в частности неподвижный видеокадр, который соответствует одному из изображению снятой серии изображений. В качестве примера отображение такого видеоизображения 20 на устройстве 5 визуализации, которое может быть также сенсорным экраном 5а, показано на фиг. 4. Дополнительно здесь незерновые включения 26 и битые зерна 27 визуально выделены, например, цветными контурами или цветной заливкой. В качестве примера незерновые включения 26 выделены зеленым, а битые зерна 27 красным цветом. Это облегчает дополнительную обработку и оценку доли битого зерна и/или доли незерновых включений оператором. При достаточно высокой частоте отображения видеоизображение 20 может представляться также движущимся изображением.

Далее, для отображения предпочтительно предусмотрено, что устройство 5 визуализации отображает треугольную диаграмму 21 и/или столбчатую диаграмму 22, причем треугольная диаграмма 21 и/или столбчатая диаграмма 22 представляют текущую долю битого зерна и/или текущую долю незерновых включений. В частности, треугольная диаграмма 21 и/или столбчатая диаграмма 22 могут содержать процентное отображение, в частности, по отношению ко всему основному потоку убранной массы.

На фиг. 3 показан другой пример отображения на устройстве 5 визуализации. Отображенная треугольная диаграмма 21 представляет текущую долю битого зерна и текущую долю незерновых включений. Кроме того, показаны объем 23 возвращаемой массы, потери 24 очистки и окно 25 клавиши быстрого доступа.

На фиг. 4 помимо описанного видеоизображения 20 показана соответствующая столбчатая диаграмма 22 для текущей доли битого зерна и текущей доли незерновых включений.

Далее, предпочтительно как это показано на фиг. 3 и 4, треугольная диаграмма 21 и/или столбчатая диаграмма 22 показывают допустимую область 28. Допустимая область 28 соответствует области под полосой. При этом оператор с первого взгляда может узнать, находится ли соответствующая доля битого зерна и/или доля незерновых включений в желаемой допустимой области 28 или за ее пределами.

На этой основе далее предпочтительно предусмотрено, что устройство 5 визуализации выдает предупредительный сигнал, в частности, как визуальный, так и акустический, когда текущая доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений лежит в области 29 предупреждения. Однако это может происходить также, когда текущая доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений лежит за пределами допустимой области 28. При этом оператор дополнительно извещается, когда текущая доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений выходит за допустимую область 28 или входит в область 29 предупреждения.

Уже было указано, что доля битого зерна и/или доля незерновых включений основывается на снятой серии изображений, которая воспринимается воспринимающим устройством 3. При этом описываемое ниже воспринимающее устройство 3 и его расположение в уборочной машине является самостоятельным предметом изобретения.

В этом отношении в предпочтительном примере осуществления предусмотрено, что воспринимающее устройство 3, как это показано на фиг. 2, содержит световой детектор 30, предпочтительно светочувствительный элемент (30а) на основе комплементарного металло-оксидного полупроводника (КМОП), и осветительное устройство 31, предпочтительно образованное системой 31а светодиодов.

Для обеспечения получения времени обработки в соответствии с изобретением показало себя предпочтительным решение, когда световой детектор 30 содержит глобальный затвор для настройки продолжительности (длительности) восприятия света. Под глобальным затвором следует понимать электронную возможность по существу одновременно переключать все отдельные пиксели светового детектора 30 на восприятие или отсутствие восприятия света. Эта способность противоположна действию так называемого сдвигаемого затвора, когда такое переключение происходит не одновременно для всех отдельных пикселей, а только последовательно по рядам.

Показало себя также благоприятным решение, когда изображения отдельной серии изображений воспринимаются с одинаковой продолжительностью восприятия света. Другими словами, время открытия затвора, соответствующее времени светочувствительности светового детектора 30, одинаково для всех изображений одной серии изображений. Решение имеет преимущество в том, что не нужно производить требующую времени перенастройку продолжительности восприятия света светового детектора 30, так что может быть повышена тактовая съемка изображений. Предпочтительно продолжительности восприятия света может быть одинакова для всех снимаемых серий изображений.

В отношении указанного осветительного устройства 31 предпочтительно предусмотрено, что оно для каждого изображения серии изображений генерирует световой импульс. При этом предпочтительно световые импульсы одной серии изображений имеют различную продолжительность светового импульса. Другими словами, каждое изображение серии изображений отличается от других различной продолжительностью светового импульса. Ввиду того что для подлежащей определению доли битого зерна или доли незерновых включений представляют интерес различные признаки потока убранной массы и эти признаки в зависимости от продолжительности светового импульса выделяются различным образом, за счет изменения продолжительности светового импульса могут быть определены различные признаки.

Однако помимо внутренней структуры воспринимающего устройства 3 имеются также предпочтительные варианты расположения и выполнения воспринимающего устройства 3 внутри уборочной машины. В особенно предпочтительном примере осуществления, как это можно видеть на фиг. 2, воспринимающее устройство 3 имеет прозрачную деталь 32 корпуса, которая является частью локальной плоской поверхности 33 стенки предпочтительно трубчатой направляющей 34 для убранной массы. Направляющей 34 для убранной массы может быть, в частности, зерновой элеватор 19. Другими словами, прозрачная деталь 32 корпуса, которая служит для пропуска как световых импульсов, так и их отражения, является частью стенки направляющей 34 для убранной массы и не выступает вперед от стенки и не сдвинута назад относительно нее. Такое расположение имеет то преимущество, что воспринимающее устройство 3 не только может быть расположено близко к потоку убранной массы, а его присутствие по возможности наименьшим образом влияет на направление потока убранной массы по пути его транспортирования, но также сами составляющие потока убранной массы при ударе в прозрачную деталь 32 корпуса очищают ее. В результате эффективно предотвращается запыление.

Предпочтительно направляющая 34 для убранной массы содержит систему 35 привода убранной массы, предпочтительно в виде лопаток 36 для убранной массы, которые приводят в движение основной поток убранной массы таким образом, что он, по меньшей мере, частично направляется к прозрачной детали 32 корпуса. Если таким образом обеспечивается по существу постоянный проход основного потока убранной массы в непосредственной близости к прозрачной детали 32 корпуса или при контакте с ней, воспринимающее устройство 3 может быть сфокусировано на постоянном расстоянии, предпочтительно на точке по существу в непосредственной близости к обратной стороне прозрачной детали 32 корпуса, и в то же время обеспечивает на этом фокусном расстоянии восприятие основного потока убранной массы.

При этом в первом предпочтительном варианте предусмотрено, что основной поток убранной массы, по меньшей мере, частично направляется к прозрачной детали 32 корпуса под острым углом 37, который составляет меньше 45° и, в частности, меньше 22,5°. Пример острого угла 37 показан на фиг. 2. При этом, с одной стороны, удар основного потока убранной массы в деталь 32 корпуса на отклоняет его существенно от его нормального пути и, с другой стороны, обеспечивается определенное относительное движение между основным потоком убранной массы и деталью 32 корпуса.

Согласно второму предпочтительному варианту основной поток убранной массы, по меньшей мере, частично направляется к прозрачной детали 32 корпуса под тупым углом, который предпочтительно больше 67,5°. При этом, с одной стороны, эффективно обеспечивается, по меньшей мере, частичное касание прозрачной детали 32 корпуса основным потоком убранной массы, причем это происходит таким образом, что прозрачная деталь корпуса очищается особенно хорошо.

Для обеспечения по возможности неискаженного результата определения доли битого зерна и/или доли незерновых включений, причем искажение могло бы иметь место в том случае, если бы только часть потока убранной массы проходила через ответвление для съемки воспринимающим устройством 3, предпочтительно предусмотрено, что образованная прозрачной деталью 32 корпуса поверхность стенки 33 образует участок поперечного сечения 38 направляющей для убранной массы, которое по существу пересекается полным потоком убранной массы в уборочной машине. Другими словами, по существу весь поток убранной массы в уборочной машине должен пересекать поперечное сечение 38 направляющей для убранной массы, при этом он может восприниматься воспринимающим устройством 3 и быть снятым в виде серии изображений.

В идеале наличие воспринимающего устройства 3 и устройства 4 обработки и их функциональное действие не приводит к замедлению направления потока убранной массы по пути транспортирования. Поэтому предпочтительно, чтобы проходящий основной поток убранной массы по существу двигался постоянно мимо прозрачной детали 32 корпуса. Это дополнительно способствует упомянутому воздействию очистки.

Возвращаясь к упомянутой реакции в режиме реального времени предлагаемой системы 2 контроля, следует указать, что особенно предпочтительно заданное время обработки составляет по существу одну секунду, предпочтительно меньше секунды. Другими словами, после съемки серии изображений система 2 контроля не позднее чем через секунду отображает долю битого зерна и/или долю незерновых включений, основанные на этой серии изображений. При этом в индивидуальных случаях это время может быть меньше одной секунды.

Однако это заданное время обработки не должно всегда оставаться постоянным, как это будет ясно из следующего описываемого и предпочтительного варианта. Он отличается тем, что уборочная машина предназначена для уборки по выбору нескольких видов культур, а система 2 контроля определяет заданное время обработки из набора предварительно определенных значений заданного времени обработки на основе выбранного вида культуры. Однако эта вариативность в зависимости от вида культуры не должна ограничиваться заданием времени обработки, а может также оказывать влияние на промежуток времени, в пределах которого производится съемка серии изображений. Поскольку предпочтительно серия изображений воспринимается в пределах продолжительности съемки изображений, основанной на выбранном виде культуры.

В принципе длительность цикла, с которым воспринимающее устройство 3 циклично снимает серии изображений, не состоит в принудительной связи с заданным временем обработки. Однако в принципе, как уже было указано, отображаемая текущая доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений может «обновляться» тем быстрее, чем чаще снимаются серии изображений. Поэтому предпочтительно система 2 контроля циклически обновляет отображаемую текущую долю битого зерна и/или текущую долю незерновых включений, а именно, с длительностью цикла процесса отображения, который по существу равен длительности цикла, с которым воспринимающее устройство 3 циклически снимает серии изображений. Предпочтительно воспринимающее устройство 3 снимает серии изображений с максимальным временем цикла, причем эта максимальная длительность цикла меньше заданного времени обработки.

При этом съемка серий изображений воспринимающим устройством 3 может выполняться также периодически, так что предпочтительно воспринимающее устройство 3 снимает серии изображений с периодом повторения, длительность которого предпочтительно также меньше заданного времени обработки. Согласно описанному предпочтительному примеру осуществления обеспечивается, что система 2 контроля периодически обновляет отображаемую текущую долю битого зерна и/или текущую долю незерновых включений, а именно, с периодическим и, таким образом, постоянным временем цикла выдачи, которое по существу равно длительности цикла, с которым воспринимающее устройство 3 циклически снимает серии изображений.

Изобретение относится к области сельскохозяйственной уборочной техники. Сельскохозяйственная уборочная машина с системой контроля содержит оптическое устройство восприятия серий изображений проходящего потока убранной массы, устройство обработки и устройство визуализации. Устройство обработки определяет долю битого зерна и/или долю незерновых включений основного потока убранной массы. Определение доли осуществляется на основе анализа изображений снятой серии изображений. Устройство визуализации отображает долю битого зерна и/или долю незерновых включений. Система контроля циклически воспринимает серии изображений и в пределах заданного времени обработки после съемки серии изображений отображает основанную на серии изображений текущую долю битого зерна и/или долю незерновых включений. Обеспечивается возможность точной и быстрой оценки влияния изменений настройки. Достигается быстрота и точность реагирования на локальные нерегулярности в растительности на поле. 14 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Сельскохозяйственная уборочная машина с системой (2) контроля, причем система (21) контроля содержит оптическое воспринимающее устройство (3) для восприятия серий изображений проходящего потока убранной массы, устройство (4) обработки для определения доли битого зерна и/или доли незерновых включений потока убранной массы на основании анализа изображений воспринятой серии изображений и устройство (5) визуализации для отображения доли битого зерна и/или доли незерновых включений, отличающаяся тем, что проходящий поток убранной массы является основным потоком убранной массы, а система (2) контроля выполнена с возможностью циклически воспринимать серии изображений проходящего основного потока убранной массы и в пределах заданного времени обработки после восприятия серии изображений отображать основанную на серии изображений текущую долю битого зерна и/или долю незерновых включений.

2. Сельскохозяйственная уборочная машина по п. 1, отличающаяся тем, что уборочная машина содержит управляемые рабочие аппараты (8), а система (2) контроля содержит устройство (9) управления и регулирования для настройки параметров рабочих аппаратов (8) на основании текущей доли битого зерна и/или текущей доли незерновых включений.

3. Сельскохозяйственная уборочная машина по п. 2, отличающаяся тем, что устройство (4) обработки выполнено с возможностью определять грубую долю битого зерна и/или грубую долю незерновых включений и сообщаемую оператору усредненную долю битого зерна и/или сообщаемую оператору усредненную долю незерновых включений, причем устройство (5) визуализации выполнено с возможностью отображать сообщаемую оператору долю битого зерна и/или сообщаемую оператору долю незерновых включений, при этом предпочтительно устройство (9) управления и регулирования выполнено с возможностью предпринимать настройку параметров рабочих аппаратов (8) на основании текущей грубой доли битого зерна и/или текущей грубой доли незерновых включений.

4. Сельскохозяйственная уборочная машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что доля битого зерна и/или доля незерновых включений пересчитывается на расход основного потока убранной массы путем того, что измеренная доля битого зерна по площади и/или доля незерновых включений по площади по меньшей мере одного изображения из серии изображений посредством соответствующего коэффициента коррекции, в частности посредством коэффициента коррекции, зависящего от убранной массы, переводится в объемную долю битого зерна и/или объемную долю незерновых включений, причем предпочтительно текущая доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений, в частности текущая объемная доля битого зерна и/или текущая объемная доля незерновых включений, отображается в виде процентной доли.

5. Сельскохозяйственная уборочная машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что устройство (5) визуализации выполнено с возможностью отображать видеоизображение (20), в частности неподвижный видеокадр, который соответствует одному из изображений из воспринятой серии изображений.

6. Сельскохозяйственная уборочная машина по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что устройство (5) визуализации выполнено с возможностью отображать треугольную диаграмму (21) и/или столбчатую диаграмму (22), причем треугольная диаграмма (21) и/или столбчатая диаграмма (22) отображает текущую долю битого зерна и/или текущую долю незерновых включений, при этом предпочтительно треугольная диаграмма (21) и/или столбчатая диаграмма (22) отображает допустимую область (28).

7. Сельскохозяйственная уборочная машина по п. 6, отличающаяся тем, что устройство (5) визуализации выполнено с возможностью выдавать предупредительный сигнал, когда текущая доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений лежит в области (29) предупреждения, предпочтительно также когда текущая доля битого зерна и/или текущая доля незерновых включений лежит за пределами допустимой области (28).

8. Сельскохозяйственная уборочная машина по п. 1, отличающаяся тем, что воспринимающее устройство (3) содержит световой детектор (30), предпочтительно светочувствительный элемент (30а) на основе КМОП, и осветительное устройство (31), предпочтительно образованное системой (31а) светодиодов, при этом, в частности, светочувствительный КМОП-элемент (30а) содержит глобальный затвор для настройки продолжительности восприятия света, при этом, в частности, изображения отдельной серии изображений воспринимаются с одинаковой продолжительностью восприятия света.

9. Сельскохозяйственная уборочная машина по п. 8, отличающаяся тем, что осветительное устройство (31) выполнено с возможностью для каждого изображения серии изображений генерировать световой импульс, причем предпочтительно световые импульсы одной серии изображений имеют различную продолжительность светового импульса.

10. Сельскохозяйственная уборочная машина по любому из пп. 1-3, 7-9, отличающаяся тем, что воспринимающее устройство (3) имеет прозрачную деталь (32) корпуса, которая является частью, в частности, локально плоской поверхности (33) стенки предпочтительно трубчатой направляющей (34) для убранной массы, в частности, зернового элеватора (19), причем, в частности, прозрачная деталь (32) корпуса образует участок поперечного сечения (38) направляющей для убранной массы, которое по существу пересекается полным потоком убранной массы в уборочной машине.

11. Сельскохозяйственная уборочная машина по п. 10, отличающаяся тем, что направляющая (34) для убранной массы содержит систему (35) привода убранной массы, предпочтительно в виде лопаток (36) для убранной массы, приводящих в движение основной поток убранной массы таким образом, что он, по меньшей мере, частично направляется, в частности, под острым углом (37) или под тупым углом к прозрачной детали (32) корпуса.

12. Сельскохозяйственная уборочная машина по п. 10, отличающаяся тем, что проходящий основной поток убранной массы направляется по существу с непрерывным движением мимо прозрачной детали (32) корпуса.

13. Сельскохозяйственная уборочная машина по любому из пп. 1-3, 7-9, 11, 12, отличающаяся тем, что заданное время обработки, по существу, составляет одну секунду, предпочтительно меньше одной секунды.

14. Сельскохозяйственная уборочная машина по любому из пп. 1-3, 7-9, 11, 12, отличающаяся тем, что уборочная машина предназначена для уборки по выбору нескольких видов культур, а система контроля выполнена с возможностью определять заданное время обработки из набора заданных значений времени обработки на основании выбранного вида культуры, при этом предпочтительно съемка серии изображений выполняется в пределах продолжительности съемки изображений, основанной на выбранном виде культуры.

15. Сельскохозяйственная уборочная машина по любому из пп. 1-3, 7-9, 11, 12, отличающаяся тем, что воспринимающее устройство (3) выполнено с возможностью воспринимать серии изображений с максимальной длительностью цикла, предпочтительно, с периодом повторения, причем максимальная длительность цикла или, соответственно, период повторения меньше заданного времени обработки.