УСТРОЙСТВО, СИСТЕМА И СПОСОБ МОНИТОРИНГА КРИТЕРИЕВ ПОЧВЫ ВО ВРЕМЯ ОПЕРАЦИЙ ОБРАБОТКИ ПОЧВЫ И УПРАВЛЕНИЕ ПОЧВООБРАБАТЫВАЮЩИМИ РАБОЧИМИ ОРГАНАМИ Российский патент 2020 года по МПК G01N33/24 A01B49/02 A01B49/06 A01B63/111 A01B63/32 

ПРЕДПОСЫЛКИ К СОЗДАНИЮ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0001] Подготовка семенного ложа крайне важна для надлежащего прорастания семян и роста растений. Слишком много пожнивных остатков, расположенных в семенной борозде или покрывающих семенную борозду, могут неблагоприятно влиять на прорастание семян и препятствовать росту растений. Кроме того, прорастание семян и рост растений могут быть подвержены неблагоприятному влиянию, если семенное ложе содержит крупные поверхностные комки и изменения плотности почвы из-за уплотнения слоев в корневой зоне. Соответственно, существует необходимость обеспечения устройства, системы и способа, выполненных с возможностью мониторинга характеристик или критериев почвы во время операций обработки почвы для выполнения регулировки почвообрабатывающих орудий и других орудий на ходу для улучшения состояния почвы и подготовки семенного ложа.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0002] Фиг.1 представляет собой вид сбоку варианта выполнения почвообрабатывающего орудия.

[0003] Фиг.2 представляет собой вид сверху почвообрабатывающего орудия, показанного на Фиг.1.

[0004] Фиг.3 представляет собой схематическую иллюстрацию варианта выполнения устройства мониторинга почвы, установленного на варианте выполнения почвообрабатывающего орудия.

[0005] Фиг.4 представляет собой иллюстрацию варианта выполнения почвообрабатывающего рабочего органа с жесткой стойкой, предназначенного для определения критериев рыхлости почвы.

[0006] Фиг.5A представляет собой иллюстрацию варианта выполнения чувствительного рычага для определения критериев размера комков почвы.

[0007] Фиг.5B представляет собой иллюстрацию другого варианта выполнения чувствительного рычага для определения критериев размера комков почвы.

[0008] Фиг.6 представляет собой иллюстрацию варианта выполнения почвообрабатывающего рабочего органа с S-образной пружинной стойкой, предназначенного для определения критериев рыхлости почвы.

[0009] Фиг.7 представляет собой иллюстрацию другого варианта выполнения почвообрабатывающего рабочего органа с жесткой стойкой с оборудованием для измерения электропроводности.

[0010] Фиг.8 представляет собой схему, определяющую типы критериев почвы, которые могут быть измерены или определены.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Глубокая обработка почвы представляет собой практику выполнения операций обработки почвы на глубине более двенадцати дюймов для рыхления уплотненной почвы на этой глубине. Примеры орудий для глубокой обработки почвы включают в себя орудие, раскрытое в патенте США № 4,703,810, и коммерчески доступные орудия, например, глубокорыхлитель/рыхлитель модели 870 компании Case IH, а также другие марки и модели коммерчески доступных орудий для глубокой обработки почвы, известные специалисту в области техники.

[0012] Неглубокая обработка почвы используется для кондиционирования семенного ложа и внесения питательных веществ на глубине почвы обычно от двух до шести дюймов. Примеры орудий для неглубокой обработки почвы включают в себя полевые культиваторы, пример которых раскрыт в патенте США № 5,161,622, и коммерчески доступные полевые культиваторы, например, модель Tiger-Mate® 200 компании Case IH, а также другие марки и модели коммерчески доступных полевых культиваторов, известные специалисту в области техники. Другие орудия для неглубокой обработки почвы могут включать в себя дисковую борону, например, дисковую борону модели True-Tandem™ 345 компании Case IH и другие марки и модели коммерчески доступных дисковых борон, известные специалисту в области техники. Другие виды орудий для неглубокой обработки почвы включают в себя культиваторы предпосевной обработки, например, игольчатые бороны, зубовые бороны, бороны с прикатывающими катками и т.д., известные специалисту в области техники.

[0013] Орудия для глубокой обработки почвы и орудия для неглубокой обработки почвы в общем называются в настоящем документе «почвообрабатывающими орудиями» 10. Фиг.1 представляет собой вид сбоку, иллюстрирующий пример почвообрабатывающего орудия 10. Фиг.2 представляет собой вид сверху почвообрабатывающего орудия 10, показанного на Фиг.1. Независимо от типа орудия, будь то рыхлитель, полевой культиватор, дисковая борона, культиватор предпосевной обработки и т.д., почвообрабатывающее орудие 10 в общем содержит основную раму 12, которая крепится к тяговому брусу трактора 14. Основная рама 12 функционально поддерживает множество почвообрабатывающих рабочих органов 20. В зависимости от типа почвообрабатывающего орудия 10 почвообрабатывающие рабочие органы 20 могут содержать жесткие или пружинные стойки со стрельчатыми лапами или рыхлительными лапами, дисковые батареи, прикатывающие катки, иглы, спиральные пружинные стойки или любой другой тип почвообрабатывающего рабочего органа, известный специалисту в области техники. Как известно в уровне техники, основная рама 12 включает в себя исполнительный механизм 30 регулировки высоты, соединенный с колесным узлом 32 для подъема или опускания колесного узла 32 относительно основной рамы 12 с целью регулировки рабочей глубины проникновения почвообрабатывающих рабочих органов 20 и подъема почвообрабатывающих рабочих органов 20 при движении по дороге. Кроме того, почвообрабатывающее орудие 10 может включать в себя отдельные исполнительные механизмы 40 регулировки глубины проникновения рабочих органов и соответствующую соединительную систему, соединенную с подрамниками 42, поддерживающими батареи почвообрабатывающих рабочих органов (например, дисковую батарею), чтобы опускать подрамник 42 относительно основной рамы 12 для увеличения глубины проникновения только почвообрабатывающих рабочих органов, поддерживаемых подрамником 42. Пример почвообрабатывающего орудия 10 с исполнительным механизмом 40 регулировки глубины проникновения рабочих органов и соответствующей соединительной системой раскрыт в патенте США № 5,462,123, включенном в настоящий документ путем ссылки. Кроме того, почвообрабатывающее орудие 10 может включать в себя исполнительный механизм 50 угловой регулировки и соответствующие соединительные системы, присоединенные между основной рамой 12 и подрамниками 42, для регулировки угла подрамника 42 относительно основной рамы 12 и направления перемещения почвообрабатывающего орудия 10. Пример почвообрабатывающего орудия 10 с исполнительным механизмом 50 угловой регулировки и соответствующей соединительной системой раскрыт в патенте США № 5,161,622, включенном в настоящий документ путем ссылки. Кроме того, почвообрабатывающее орудие 10 может включать в себя исполнительный механизм 60 регулировки прижимного усилия (Фиг.3) и соответствующие соединительные системы, присоединенные между основной рамой 12 и подрамниками 42, для регулировки прижимного усилия или прижимного давления, оказываемого почвообрабатывающими рабочими органами 20, такими как, например, прикатывающий каток.

[0014] Почвообрабатывающее орудие 10 оснащено системой 100 мониторинга почвы (Фиг.3) для мониторинга определенных критериев 200 только что обработанной почвы. Контрольно-измерительное оборудование 110, содержащее систему 100 мониторинга почвы, может быть установлено на почвообрабатывающем орудии 10 за почвообрабатывающими рабочими органами 20 только для мониторинга почвы после обработки, до обработки или альтернативно, как показано на Фиг.3, система 100 мониторинга почвы может включать в себя как переднее, так и заднее контрольно-измерительное оборудование 110-1, 110-2 для определения или измерения критериев 200 почвы перед почвообрабатывающим орудием 10 и за почвообрабатывающим орудием 10 для обеспечения сравнения критериев 200 почвы до и после обработки, что позволяет определять или измерять эффективность почвообрабатывающего орудия 10, например, процентную разницу критериев 200 почвы. Система 100 мониторинга почвы включает в себя дисплейный монитор 112, установленный в кабине трактора 14. Контрольно-измерительное оборудование 110 электрически соединено с дисплейным монитором 112 для передачи выходных сигналов, генерируемых контрольно-измерительным оборудованием 110, на дисплейный монитор 112, который визуально отображает измеренные или определенные критерии 200 почвы оператору в реальном времени. Дисплейный монитор 112 взаимодействует с системой 114 глобального позиционирования и включает в себя пользовательский интерфейс, например, графический пользовательский интерфейс (GUI), и память для хранения данных, содержащих критерии 200 почвы в соответствии с GPS-координатами для построения карты критериев 200 почвы по всему полю. Дисплейный монитор 112 также может быть электрически соединен с исполнительными механизмами 30 регулировки высоты, исполнительными механизмами 40 регулировки глубины проникновения рабочих органов, исполнительными механизмами 50 угловой регулировки и исполнительными механизмами 60 регулировки прижимного усилия для автоматического приведения в действие, как описано ниже. Следует понимать, что для автоматического приведения в действие, исполнительные механизмы 30, 40, 50, 60 должны быть соединены электромагнитными клапанами для приема сигнала, генерируемого дисплейным монитором 112 в ответ на сигналы, генерируемые контрольно-измерительным оборудованием 110, измеряющим или определяющим критерии 200 почвы. Электромагнитные клапаны регулируют поток гидравлической текучей среды к исполнительным механизмам 30, 40, 50, 60 для выдвигания и втягивания толкателей исполнительных механизмов. Контрольно-измерительное оборудование 110 может представлять собой любое подходящее контрольно-измерительное оборудование для измерения или определения критериев 200 почвы, например, устройство светового обнаружения и определения дальности (лидар), спектрофотометр, камеру, времяпролетную камеру, подповерхностный радиолокатор, акустический локатор, рентгеновское оборудование, оборудование для оптического измерения высоты, оборудование для измерения электропроводности и оборудование для измерения электромагнитной индукции.

[0015] Отслеживаемые или измеряемые критерии 200 почвы могут включать в себя критерии 200-1 остатков на поверхности почвы, например, процентное отношение почвы, покрытой пожнивными остатками. Контрольно-измерительное оборудование 110, используемое для мониторинга или измерения критериев 200-1 остатков на поверхности, может включать в себя камеры, инфракрасные датчики или подповерхностный радиолокатор (GPR), например, любые из следующих коммерчески доступных систем: (1) Structure Scan™ Mini HR, поставляемый компанией GSSI, Нашуа, Нью-Гемпшир; (2) 3d-Radar GeoScope™ Mk IV, соединенный с многоканальной антенной 3d-Radar VX-Series и/или DX-Series, поставляемые компанией 3d-Radar AS, Трондхейм, Норвегия; или (3) MALA Imaging Radar Array System, поставляемая компанией MALA Geoscience, Мала, Швеция. Коммерчески доступное программное обеспечение, например, GPR-SLICE (например, версии 7.0), поставляемое компанией GeoHiRes International Ltd., Боркен, Германия, может быть использовано для генерации выходных сигналов от GPR-датчика. Таким образом, контрольно-измерительное оборудование 110 будет измерять процентное отношение остатков на поверхности в каждом местоположении поля, тем самым получая карту остатков на поверхности по всему полю.

[0016] Другие отслеживаемые или измеряемые критерии 200 почвы могут включать в себя критерии 200-3 размера комков почвы. Контрольно-измерительное оборудование 110, используемое для мониторинга или измерения критериев 200-3 размера комков почвы, может включать в себя сканер поверхности, например, систему светового обнаружения и определения дальности (лидар), выполненную с возможностью сканирования поверхности почвы за почвообрабатывающим орудием 10. Другое контрольно-измерительное оборудование 110, используемое для мониторинга или измерения критериев 200-3 размера комков почвы, может включать в себя оптический датчик высоты, выполненный с возможностью определения различной высоты комков относительно заданной высоты, тем самым указывая размер комков почвы на основе различных расстояний. Другое контрольно-измерительное оборудование 110 может представлять собой спектрофотометр, камеру, времяпролетную камеру, подповерхностный радиолокатор, акустический локатор, рентгеновское оборудование, оборудование для измерения электропроводности и оборудование для измерения электромагнитной индукции. Другое контрольно-измерительное оборудование 110, используемое для мониторинга или измерения критериев 200-3 размера комков почвы, может включать в себя рычаг 130 с колесом 132, которое движется по поверхности почвы, как показано на Фиг.5A. Альтернативно, колесо 132 может быть заменено упругим горизонтальным элементом 133, например, лыжей или уплотнителем семян, как показано на Фиг.5B. Датчик вращения или датчик 110-5 углового отклонения, расположенный на рычаге или в месте поворота рычага 130, указывает размер комков 134 почвы на основе поворота или углового отклонения рычага 130. Вместо датчика вращения для определения углового отклонения рычага 130 могут быть использованы датчик давления или другие подходящие датчики.

[0017] Другие отслеживаемые или измеряемые критерии 200 почвы могут включать в себя критерии 200-4 рыхлости почвы, указывающие степень разбитости уплотненных слоев. Контрольно-измерительное оборудование 110, используемое для мониторинга или измерения критериев 200-4 рыхлости почвы, может включать в себя тензометрические датчики 110-3, установленные вдоль длины одной или более жестких стоек, как проиллюстрировано на Фиг.4 и рассмотрено выше. Как показано на Фиг.6, другое контрольно-измерительное оборудование 110, используемое для мониторинга или измерения критериев 200-4 рыхлости почвы, может включать в себя тензометрический датчик или датчик 110-6 отклонения на упругом рычаге 140, например, на S-образной пружинной стойке полевого культиватора, поддерживающей стрельчатую или рыхлительную лапу 142, в результате чего при изгибании упругого рычага 140 назад во время работы, величина изгиба или отклонения назад, измеренная датчиком 110-6 отклонения, коррелирует с величиной уплотнения почвы.

[0018] Другое контрольно-измерительное оборудование 110, используемое для мониторинга или измерения критериев 200-4 рыхлости почвы, может включать в себя рентгеновское оборудование, акустический локатор, подповерхностный радиолокатор, оборудование для измерения электромагнитной индукции и/или оборудование для измерения электропроводности. Измерение электропроводности может быть выполнено на или между соседними жесткими стойками (или другими почвообрабатывающими рабочими органами), причем электропроводность коррелирует с уровнем рыхлости почвы. Например, низкая электропроводность коррелирует с высокой рыхлостью почвы, которая соответствует меньшему уплотнению почвы. Вариант выполнения жесткой стойки 120, оснащенной датчиками 110-7 электропроводности, показан на Фиг.7. За счет размещения датчиков 110-7 электропроводности в разных местах вдоль жесткой стойки 120, может быть определена электропроводность на различной глубине на основе выходной электропроводности вдоль длины жесткой стойки. При перемещении почвообрабатывающего орудия 10 по полю электропроводность в различных местах поля обеспечивает профиль зависимости глубины и электропроводности почвы для построения карты электропроводности почвы на поле.

[0019] Другие отслеживаемые или измеряемые критерии 200 почвы могут включать в себя критерии 200-2 плотности почвы на основе пространственных изменений плотности почвы или на основе глубинного положения изменений плотности почвы или на основе величины изменений плотности почвы. Контрольно-измерительное оборудование 110, используемое для мониторинга или измерения критериев 200-2 плотности почвы на основе пространственных изменений плотности, может включать в себя GPR или тензометрические датчики 110-3, установленные на почвообрабатывающих рабочих органах 20 почвообрабатывающего орудия 10, как рассмотрено более подробно ниже. Альтернативно, как показано на Фиг.3, в палец сцепного устройства тягового бруса может быть встроен датчик 110-4 нагрузки. Подобным образом, для мониторинга или измерения критериев 200-2 плотности почвы на основе глубинного положения изменений плотности почвы или величины изменений плотности почвы, контрольно-измерительное оборудование может включать в себя GPR, потенциометр или тензометрические датчики 110-3, расположенные в разных местах вдоль почвообрабатывающего рабочего органа 20 или рычага, поддерживающего почвообрабатывающий рабочий орган, причем тензометрические датчики коррелируют с плотностью почвы. Например, на Фиг.4 показан вариант выполнения жесткой стойки 120 с тензометрическими датчиками 110-3, расположенными в разных местах вдоль жесткой стойки 120. За счет размещения тензометрических датчиков 110-3 в разных местах вдоль жесткой стойки 120, могут быть обнаружены слои уплотнения почвы на различной глубине на основе выходных данных тензометрических датчиков вдоль длины жесткой стойки, что обеспечивает измерение глубины и/или величины изменений плотности почвы на поле. При перемещении почвообрабатывающего орудия 20 по полю деформация, измеряемая тензометрическими датчиками в разных местах на поле, обеспечивает профиль зависимости глубины и деформации почвы для построения карты плотности почвы на поле.

Управление почвообрабатывающим орудием

[0020] Каждый из исполнительных механизмов 30 регулировки высоты, исполнительных механизмов 40 регулировки глубины, исполнительных механизмов 50 угловой регулировки и исполнительных механизмов 60 регулировки прижимного усилия может приводиться в действие оператором вручную на основе критериев 200 почвы, отображаемых оператору на дисплее 112. Альтернативно, исполнительные механизмы 30 регулировки высоты, исполнительные механизмы 40 регулировки глубины, исполнительные механизмы 50 угловой регулировки и исполнительные механизмы 60 регулировки прижимного усилия могут реагировать на выходные сигналы, генерируемые системой 100 мониторинга почвы при определении системой мониторинга почвы, что критерии 200 почвы находятся за пределами требуемого диапазона.

Управление остатками на поверхности

[0021] Когда система 100 мониторинга почвы определяет или иным образом отображает оператору, что процентное отношение почвы, покрытой пожнивными остатками (т.е. критерии 200-1 остатков на поверхности) превышает заданное процентное отношение, исполнительные механизмы 50 угловой регулировки могут приводиться в действие для регулировки дисковой батареи или других почвообрабатывающих рабочих органов, поддерживаемых подрамником 42, для более агрессивной резки остатков и разбрасывания почвы для уменьшения количества остатков на поверхности. Исполнительные механизмы 50 угловой регулировки могут приводиться в действие оператором вручную из кабины трактора на основе уведомления, отображаемого оператору на дисплейном мониторе 112 в ответ на сигналы, принимаемые контрольно-измерительным оборудованием 110, например, камерами, инфракрасными датчиками, GPR, определяющим критерии 200-1 остатков на поверхности. Альтернативно исполнительные механизмы 50 угловой регулировки могут приводиться в действие автоматически на основе сигнала, генерируемого дисплейным монитором 112 в ответ на сигналы, принимаемые контрольно-измерительным оборудованием 110, определяющим критерии 200-1 остатков на поверхности. Альтернативно или дополнительно, исполнительный механизм 30 регулировки высоты может регулироваться вручную или автоматически, как указано выше, для опускания всей основной рамы 12 относительно уровня земли для увеличения глубины проникновения почвообрабатывающих рабочих органов 20 в почву. Дополнительно или альтернативно, исполнительные механизмы 40 регулировки глубины или исполнительные механизмы 60 регулировки прижимного усилия, соединенные с отдельными подрамниками 42, поддерживающими дисковые батареи, бороны с прикатывающими катками или другие почвообрабатывающие рабочие органы, могут регулироваться вручную или автоматически, как указано выше, для опускания нижних подрамников 42 относительно основной рамы 12 для увеличения глубины проникновения в почву или прижимного усилия почвообрабатывающих рабочих органов 20, поддерживаемых подрамниками.

Управление размером комков

[0022] Когда система 100 мониторинга почвы определяет или иным образом отображает оператору, что критерии 200-3 размера комков почвы слишком велики, система 100 мониторинга почвы может быть запрограммирована с возможностью отображения оператору на дисплейном мониторе 112 инструкции для регулировки скорости перемещения. Дополнительно или альтернативно, исполнительный механизм 30 регулировки высоты может приводиться в действие для увеличения прижимного давления для опускания всей основной рамы 12 относительно уровня земли с целью увеличения глубины проникновения почвообрабатывающих рабочих органов 20 в почву. Исполнительные механизмы 30 регулировки высоты могут приводиться в действие оператором вручную из кабины трактора на основе уведомления, отображаемого оператору на дисплейном мониторе 112 в ответ на сигналы, принимаемые контрольно-измерительным оборудованием 110, например, лидаром, оптическими датчиками высоты или датчиками вращения рычага или датчиками 110-5 углового отклонения (Фиг.5), определяющим критерии 200-3 размера комков почвы. Альтернативно, исполнительные механизмы 30 регулировки высоты могут приводиться в действие автоматически на основе сигнала, генерируемого дисплейным монитором 112 в ответ на сигналы, принимаемые контрольно-измерительным оборудованием 110, например, лидаром, оптическими датчиками высоты или датчиком вращения рычага или датчиком 110-5 углового отклонения (Фиг.5), определяющим критерии 200-3 размера комков почвы. Дополнительно или альтернативно, исполнительные механизмы 40 регулировки глубины или исполнительные механизмы 60 регулировки прижимного усилия, соединенные с отдельными подрамниками 42, поддерживающими дисковые батареи, бороны с прикатывающими катками или другие почвообрабатывающие рабочие органы, могут регулироваться вручную или автоматически, как описано выше, для опускания подрамников 42 вниз относительно основной рамы 12 для увеличения глубины проникновения почвообрабатывающих рабочих органов 20, поддерживаемых подрамниками, в почву или для увеличения давления, оказываемого почвообрабатывающим рабочим органом 20 для разрушения комков почвы (таким как, например, борона с прикатывающими катками).

Управление рыхлостью почвы

[0023] Когда система 100 мониторинга почвы определяет или иным образом отображает оператору, что деформация, измеренная тензометрическими датчиками на жестких стойках, и/или измерение отклонения упругого рычага, поддерживающего почвообрабатывающий рабочий орган, превышает заданную деформацию или отклонение, указывающее критерии 200-4 рыхлости почвы, исполнительный механизм 30 регулировки высоты может приводиться в действие для опускания всей основной рамы 12 относительно уровня земли для увеличения глубины проникновения почвообрабатывающих рабочих органов 20 в почву. Исполнительные механизмы 30 регулировки высоты могут приводиться в действие оператором вручную из кабины трактора на основе уведомления, отображаемого оператору на дисплейном мониторе 112 в ответ на сигналы, принимаемые контрольно-измерительным оборудованием 110, например, тензометрическими датчиками 110-3 (Фиг.4) или датчиками 110-6 отклонения (Фиг.6), определяющего критерии 200-4 рыхлости почвы. Альтернативно, исполнительные механизмы 30 регулировки высоты могут приводиться в действие автоматически на основе сигнала, генерируемого дисплейным монитором 112 в ответ на сигналы, принимаемые контрольно-измерительным оборудованием 110, например, тензометрическими датчиками 110-3 (Фиг.4) или датчиками 110-6 отклонения (Фиг.6), определяющего критерии 200-4 рыхлости почвы. Дополнительно или альтернативно, исполнительные механизмы 40 регулировки глубины или исполнительные механизмы 60 регулировки прижимного усилия, соединенные с отдельными подрамниками 42, поддерживающими дисковые батареи, бороны с прикатывающими катками или другие почвообрабатывающие рабочие органы, могут регулироваться вручную или автоматически, как описано выше, для опускания подрамников 42 относительно основной рамы 12 для увеличения глубины проникновения в почву или прижимного усилия почвообрабатывающих рабочих органов 20, поддерживаемых подрамниками.

Управление плотностью почвы

[0024] Когда система 100 мониторинга почвы определяет или иным образом отображает оператору, что критерии 200-2 плотности почвы на основе пространственных изменений плотности почвы или на основе глубинного положения изменений плотности почвы или на основе величины изменений плотности почвы слишком велики, исполнительные механизмы 50 угловой регулировки могут приводиться в действие для регулировки дисковой батареи или других почвообрабатывающих рабочих органов, поддерживаемых подрамником 42. Исполнительные механизмы 50 угловой регулировки могут приводиться в действие оператором вручную из кабины трактора на основе уведомления, отображаемого оператору на дисплейном мониторе 112 в ответ на сигналы, принимаемые контрольно-измерительным оборудованием 110, например, тензометрическими датчиками 110-3 (Фиг.4), датчиком 110-4 нагрузки пальца сцепного устройства (Фиг.3) или датчиками 110-6 отклонения (Фиг.6), определяющим критерии 200-2 плотности почвы. Альтернативно, исполнительные механизмы 50 угловой регулировки могут приводиться в действие автоматически на основе сигнала, генерируемого дисплейным монитором 112 в ответ на сигналы, принимаемые контрольно-измерительным оборудованием 110, например, тензометрическими датчиками 110-3 (Фиг.4), датчиком 110-4 нагрузки пальца сцепного устройства (Фиг.3) или датчиками 110-6 отклонения (Фиг.6), определяющим критерии 200-2 плотности почвы. Альтернативно или дополнительно, исполнительный механизм 30 регулировки высоты может регулироваться вручную или автоматически, как описано выше, для опускания всей основной рамы 12 относительно уровня земли для увеличения глубины проникновения почвообрабатывающих рабочих органов 20 в почву. Дополнительно или альтернативно, исполнительные механизмы 40 регулировки глубины или исполнительные механизмы 60 регулировки прижимного усилия, соединенные с отдельными подрамниками 42, поддерживающими дисковые батареи, бороны с прикатывающими катками или другие почвообрабатывающие рабочие органы, могут регулироваться вручную или автоматически, как описано выше, для опускания подрамников 42 относительно основной рамы 12 для увеличения глубины проникновения в почву или прижимного усилия почвообрабатывающих рабочих органов 20, поддерживаемых подрамниками.

Управление другими орудиями

[0025] В дополнение к регулировке почвообрабатывающего орудия во время операций обработки почвы критерии 200 почвы, собираемые во время операций обработки почвы, могут быть использованы для управления другими орудиями во время последующих операций с почвой, например, во время операций посадки. Например, карта критериев почвы, построенная системой 100 мониторинга почвы во время операций обработки почвы, может быть загружена или иным образом передана на монитор сеялки, так что во время операций посадки могут выполняться регулировки сеялки вручную оператором или автоматически.

[0026] Например, во время операций посадки, при попадании сеялки на участок поля, на котором критерии 200-1 остатков на поверхности, указанные на карте критериев почвы, превышают определенный процент, исполнительный механизм очистителя рядка на сеялке может регулироваться оператором вручную из кабины трактора (на основе уведомления, отображаемого оператору на мониторе и/или дисплейном мониторе сеялки), или исполнительный механизм очистителя рядка может регулироваться автоматически на основе сигнала, генерируемого монитором и/или дисплейным монитором 112 сеялки, взаимодействующим с картой критериев почвы, для увеличения прижимного усилия исполнительного механизма очистителя рядка. Сеялка, имеющая исполнительный механизм очистителя рядка для увеличения и уменьшения прижимного усилия, раскрыта в патенте США № 8,763,713, включенной в настоящий документ путем ссылки.

[0027] В качестве другого примера, во время операций посадки при попадании сеялки на участок поля, на котором критерии 200-2 плотности почвы, указанные на карте критериев почвы, превышают определенное пороговое значение, исполнительный механизм регулировки прижимного усилия, расположенный на сеялке, может регулироваться оператором вручную из кабины трактора (на основе уведомления, отображаемого оператору на мониторе и/или дисплейном мониторе 112 сеялки), или исполнительный механизм регулировки прижимного усилия сеялки может регулироваться автоматически на основе сигнала, генерируемого монитором сеялки, взаимодействующим с картой критериев почвы, для увеличения прижимного усилия сеялки для обеспечения надлежащей глубины борозды при прохождении сеялки по областям поля с более высокими плотностями почвы. Сеялка, оборудованная исполнительным механизмом регулировки прижимного усилия, раскрыта в публикации № US2014/0026748, включенной в настоящий документ путем ссылки. Дополнительно или альтернативно, при попадании сеялки на участок поля, на котором критерии 200-2 плотности почвы, указанные на карте критериев почвы, превышают определенное пороговое значение, исполнительный механизм регулировки прижимного усилия закрывающего колеса сеялки может регулироваться оператором вручную из кабины трактора (на основе уведомления, отображаемого оператору), или исполнительный механизм регулировки прижимного усилия закрывающего колеса сеялки может регулироваться автоматически на основе сигнала, генерируемого монитором сеялки, взаимодействующим с картой критериев почвы, для увеличения прижимного усилия закрывающего колеса для обеспечения надлежащего покрытия почвой и уплотнения почвы над посаженным семенем. Сеялка, оборудованная исполнительным механизмом регулировки прижимного усилия закрывающего колеса, раскрыта в патенте США № 8,544,398, включенном в настоящий документ путем ссылки.

[0028] Различные варианты выполнения изобретения описаны выше в целях иллюстрации его деталей и для того, чтобы специалист в области техники мог реализовать и использовать изобретение. Детали и признаки раскрытых вариантов выполнения не предназначены для ограничения, поскольку многие изменения и модификации будут очевидны специалисту в области техники. Соответственно, объем охраны настоящего изобретения предназначен для широкой трактовки и включения всех изменений и модификаций, попадающих в объем охраны и замысел приложенной формулы изобретения и ее юридических эквивалентов.

Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Почвообрабатывающее орудие содержит раму, функционально поддерживающую почвообрабатывающие рабочие органы, и систему мониторинга почвы, содержащую контрольно-измерительное оборудование, функционально поддерживаемое рамой и выполненное с возможностью определения критериев почвы до, после или до и после обработки почвы почвообрабатывающими рабочими органами. Определяемые критерии почвы представляют собой по меньшей мере одно из критериев остатков на поверхности, критериев размера комков почвы и критериев рыхлости почвы. Критерии остатков на поверхности представляют собой процентное отношение почвы, покрытой пожнивными остатками. В отношении определения критериев рыхлости почвы система мониторинга расположена на раме после того, как почва предварительно была обработана почвообрабатывающими рабочими органами. Способ управления сеялкой на основе критериев почвы, нанесенных на карту почвообрабатывающим орудием, включает этап, на котором регулируют работу сеялки на основе построенной карты критериев почвы. При управлении сеялкой система мониторинга почвы взаимодействует с GPS-модулем, и при этом система мониторинга почвы наносит критерии почвы на карту в соответствии с GPS-координатами. Обеспечивается возможность мониторинга характеристик и критериев почвы во время операций обработки почвы для выполнения регулировки почвообрабатывающих орудий на ходу для улучшения состояния почвы и подготовки семенного ложа. 2 н. и 34 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Почвообрабатывающее орудие, содержащее:

раму, функционально поддерживающую почвообрабатывающие рабочие органы; и

систему мониторинга почвы, содержащую контрольно-измерительное оборудование, функционально поддерживаемое рамой и выполненное с возможностью определения критериев почвы до, после или до и после обработки почвы почвообрабатывающими рабочими органами, причем определяемые критерии почвы представляют собой по меньшей мере одно из критериев остатков на поверхности, критериев размера комков почвы и критериев рыхлости почвы;

при этом критерии остатков на поверхности представляют собой процентное отношение почвы, покрытой пожнивными остатками; и

причем в отношении определения критериев рыхлости почвы система мониторинга расположена на раме после того, как почва предварительно была обработана почвообрабатывающими рабочими органами.

2. Почвообрабатывающее орудие по п. 1, дополнительно содержащее по меньшей мере один исполнительный механизм регулировки высоты для подъема и опускания основной рамы относительно поверхности почвы для регулировки глубины проникновения почвообрабатывающих рабочих органов в поверхность почвы, причем по меньшей мере один исполнительный механизм регулируется в ответ на определяемые критерии почвы.

3. Почвообрабатывающее орудие по любому из пп. 1 или 2, в котором система мониторинга почвы определяет критерии почвы до и после обработки почвы почвообрабатывающими рабочими органами и содержит контрольно-измерительное оборудование, функционально поддерживаемое рамой перед почвообрабатывающими рабочими органами и выполненное с возможностью определения критериев почвы до обработки почвы почвообрабатывающими рабочими органами, и контрольно-измерительное оборудование, функционально поддерживаемое рамой за почвообрабатывающими рабочими органами и выполненное с возможностью определения критериев почвы после обработки почвы почвообрабатывающими рабочими органами.

4. Почвообрабатывающее орудие по п. 1, в котором определяемые критерии почвы представляют собой критерии остатков на поверхности.

5. Почвообрабатывающее орудие по п. 1, в котором определяемые критерии почвы представляют собой критерии размера комков почвы.

6. Почвообрабатывающее орудие по п. 2, в котором определяемые критерии почвы представляют собой по меньшей мере одно из критериев остатков на поверхности и критериев размера комков почвы.

7. Почвообрабатывающее орудие по п. 3, в котором определяемые критерии почвы представляют собой по меньшей мере одно из критериев остатков на поверхности и критериев размера комков почвы.

8. Почвообрабатывающее орудие по любому из пп. 1, 2, 4, 5, 6 или 7, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой по меньшей мере один прибор, выбранный из лидара, спектрофотометра, камеры, времяпролетной камеры, подповерхностного радиолокатора, акустического локатора, рентгеновского оборудования, оборудования для оптического измерения высоты, оборудования для измерения электропроводности и оборудования для измерения электромагнитной индукции.

9. Почвообрабатывающее орудие по п. 3, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой по меньшей мере один прибор, выбранный из лидара, спектрофотометра, камеры, времяпролетной камеры, подповерхностного радиолокатора, акустического локатора, рентгеновского оборудования, оборудования для оптического измерения высоты, оборудования для измерения электропроводности и оборудования для измерения электромагнитной индукции.

10. Почвообрабатывающее орудие по п. 5, в котором контрольно-измерительное оборудование содержит датчик вращения или датчик углового отклонения, соединенный посредством рычага с колесом или упругим элементом, который контактирует с поверхностью почвы.

11. Почвообрабатывающее орудие по любому из пп. 1 или 2, в котором определяемые критерии почвы представляют собой критерии рыхлости почвы, и контрольно-измерительное оборудование представляет собой по меньшей мере одно из рентгеновского оборудования, акустического локатора, подповерхностного радиолокатора, оборудования для измерения электропроводности и оборудования для измерения электромагнитной индукции.

12. Почвообрабатывающее орудие по п. 3, в котором определяемые критерии почвы представляют собой критерии рыхлости почвы, и контрольно-измерительное оборудование представляет собой по меньшей мере одно из рентгеновского оборудования, акустического локатора, подповерхностного радиолокатора, оборудования для измерения электропроводности и оборудования для измерения электромагнитной индукции.

13. Почвообрабатывающее орудие по п. 11, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой рентгеновское оборудование.

14. Почвообрабатывающее орудие по п. 11, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой акустический локатор.

15. Почвообрабатывающее орудие по п. 11, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой подповерхностный радиолокатор.

16. Почвообрабатывающее орудие по п. 11, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой оборудование для измерения электропроводности.

17. Почвообрабатывающее орудие по п. 11, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой оборудование для измерения электромагнитной индукции.

18. Почвообрабатывающее орудие по п. 16, в котором контрольно-измерительное оборудование для измерения электропроводности расположено на почвообрабатывающем рабочем органе.

19. Почвообрабатывающее орудие по п. 2, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой рентгеновское оборудование.

20. Почвообрабатывающее орудие по п. 12, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой акустический локатор.

21. Почвообрабатывающее орудие по п. 12, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой подповерхностный радиолокатор.

22. Почвообрабатывающее орудие по п. 12, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой оборудование для измерения электропроводности.

23. Почвообрабатывающее орудие по п. 12, в котором контрольно-измерительное оборудование представляет собой оборудование для измерения электромагнитной индукции.

24. Почвообрабатывающее орудие по п. 22, в котором контрольно-измерительное оборудование для измерения электропроводности расположено на почвообрабатывающем рабочем органе.

25. Почвообрабатывающее орудие по любому из пп. 1 или 2, в котором определяемые критерии почвы представляют собой критерии глубины рыхлости почвы, и контрольно-измерительное оборудование представляет собой датчик отклонения, расположенный на упругом рычаге, установленном на раме, и упругий рычаг контактирует с почвой.

26. Почвообрабатывающее орудие по п. 3, в котором определяемые критерии почвы представляют собой критерии глубины рыхлости почвы, и контрольно-измерительное оборудование представляет собой датчик отклонения, расположенный на упругом рычаге, установленном на раме, и упругий рычаг контактирует с почвой.

27. Почвообрабатывающее орудие по любому из пп. 1 или 2, в котором определяемые критерии почвы представляют собой критерии глубины рыхлости почвы, и контрольно-измерительное оборудование представляет собой множество тензометрических датчиков, вертикально расположенных на упругом рычаге, установленном на раме, и упругий рычаг контактирует с почвой.

28. Почвообрабатывающее орудие по п. 3, в котором определяемые критерии почвы представляют собой критерии глубины рыхлости почвы, и контрольно-измерительное оборудование представляет собой множество тензометрических датчиков, вертикально расположенных на упругом рычаге, установленном на раме, и упругий рычаг контактирует с почвой.

29. Почвообрабатывающее орудие по п. 27, в котором тензометрические датчики расположены на задней стороне упругого рычага в направлении перемещения почвообрабатывающего орудия.

30. Почвообрабатывающее орудие по п. 28, в котором тензометрические датчики расположены на задней стороне упругого рычага в направлении перемещения почвообрабатывающего орудия.

31. Почвообрабатывающее орудие по любому из пп. 1-30, в котором система мониторинга почвы включает в себя дисплейный монитор для визуального отображения определяемых критериев почвы оператору.

32. Почвообрабатывающее орудие по любому из пп. 1-30, дополнительно содержащее:

исполнительный механизм регулировки глубины проникновения почвообрабатывающих рабочих органов для подъема и опускания по меньшей мере некоторых почвообрабатывающих рабочих органов независимо от рамы.

33. Почвообрабатывающее орудие по любому из пп. 1-30, дополнительно содержащее:

исполнительный механизм угловой регулировки для угловой регулировки по меньшей мере части почвообрабатывающих рабочих органов относительно рамы и направления перемещения.

34. Почвообрабатывающее орудие по любому из пп. 1-30, дополнительно содержащее:

исполнительный механизм регулировки прижимного усилия для увеличения или уменьшения прижимного усилия по меньшей мере некоторых почвообрабатывающих рабочих органов независимо от рамы.

35. Почвообрабатывающее орудие по любому из пп. 1-34, в котором система мониторинга почвы взаимодействует с GPS-модулем, и при этом система мониторинга почвы наносит критерии почвы на карту в соответствии с GPS-координатами.

36. Способ управления сеялкой на основе критериев почвы, нанесенных на карту почвообрабатывающим орудием, причем способ включает этап, на котором:

регулируют работу сеялки на основе построенной карты критериев почвы по п. 35.