Способ внесения материала в сельскохозяйственное поле
Группа изобретений относится к сельскому хозяйству. Способ включает внесение материала в поле машиной, имеющей множество устройств для выдачи материала. Устройства для выдачи материала расположены для формирования рядов при перемещении машины по полю. Машина имеет систему управления для избирательной остановки выдачи материала одним или более устройствами для выдачи при продолжении выдачи материала оставшимися устройствами для выдачи. Машина имеет средство поступательного движения и средство автоматизированного определения местоположения и направления. Способ включает определение периметра поля, определения областей прохода поворотных полос, определение оставшейся центральной области поля внутри проходов поворотных полос, выбор стартового места для начала внесения материала. Способ также предусматривает определение плана маршрута движения для внесения материала, начиная с проходов в обе стороны в центральной области и поворачивания машины в областях, и определение плана маршрута для последующего внесения материала в областях поворотных полос. Каждая создаваемая вокруг поля поворотная полоса равна полной ширине машины. Область прохода первой поворотной полосы по периметру примыкает к внешней границе поля. Все области проходов дополнительных поворотных полос создают внутри области прохода поворотной полосы по периметру. Согласно второму варианту способ предусматривает также использование в качестве материала семян. Такая технология позволит свести к минимуму или устранить уплотнение областей с высеянными семенами за счет исключения двойного проходя машины по областям с засеянным семенами. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к способу внесения материалов, таких как семена или удобрения, в сельскохозяйственное поле, а конкретно, к способу применения рядкового или секционного регулирования орудия, чтобы избежать двойного посева посредством выключения некоторых из устройств для выдачи материала во время первого прохода по области, которую проходят дважды.
Уровень техники
При посеве поля или внесении других материалов стандартный подход производителей состоит в том, сделать от одного до трех поворотных проходов вокруг поля в ходе внесения семян и/или удобрений. Затем, в центральной области поля делают проходы в обе стороны. С помощью первоначального посева в поворотных проходах в поле формируют линию для обозначения, где начинать и останавливать проходы в обе стороны в центральной области с включением орудия в предварительно засеянной области поворотной полосы. Недостаток подобной модели состоит в том, что при включении в области поворотной полосы трактор и орудие должно проходить по предварительно засеянной области поворотной полосы, вызывая уплотнение почвы и повреждение уже посеянных семян. Один способ, чтобы избежать уплотнения предварительно засеянной почвы, состоит в том, чтобы засеивать область поворотной полосы последней. Однако данный подход требует от водителя приблизительно оценивать точку в поле, где начинать и останавливать проходы в обе стороны. Чтобы быть уверенным, что поле засеяно полностью, водители будут стремиться перекрывать внутреннюю от поворотной полосы область. Впоследствии, когда область поворотной полосы будет засеяна, образуется область, засеянная дважды, и/или область, которая может получить двойное количество удобрений или других вносимых в нее химических веществ.
Происходящие в последнее время усовершенствования технологии производства машин предоставляют возможность избирательного отключения отдельных устройств для выдачи материала сеялки для избежания выдачи семян там, где семена уже были посеяны, или там, где нет необходимости высевать семена. Чтобы это осуществить, в патенте США 7,571,688, включенном сюда путем ссылки, показана одна технология, в которой, для того чтобы предоставить возможность избирательного отключения каждого дозатора для семян, между гибким валом привода и дозатором для семян предусмотрены муфты сцепления. Еще один пример показан в заявке на патент США № 12/481,254, поданной 9 июня 2009 года и также включенной сюда путем ссылки, в контексте пневматической сеялки, где секцию устройств для выдачи можно избирательно отключать посредством закрывания выпускного отверстия из дозатора. Подобная технология имеет преимущество при завершении последнего прохода в обе стороны, где ширина орудия шире, чем оставшаяся область, которую необходимо засеять, следствием чего является часть орудия, перекрывающая предварительно засеянную почву в области поворотной полосы. Чтобы избежать двойного посева, устройства для выдачи в области поворотной полосы можно выключить. Однако входящие в контакт с землей инструменты каждого устройства для выдачи все-таки входят в контакт с почвой и могут повредить предварительно посеянные семена. Кроме того, шины орудия и трактора могут вызвать уплотнение почвы вокруг посеянных семян.
Муфты сцепления отдельных рядов или секционное регулирование может также иметь преимущество при посеве имеющего неправильную форму поля, где не все ряды заканчиваются в одной и той же точке, в которой орудие проходит в область поворотной полосы. Как только орудие достигает конца рядов, отдельные высевающие агрегаты или секции высевающих агрегатов могут быть выключены в отдельном порядке, чтобы избежать двойного посева на поворотной полосе.
Аналогичная технология подходит для применения на опрыскивателях для индивидуального отключения распылительных форсунок, чтобы избежать двойного опрыскивания.
Раскрытие изобретения
Настоящее изобретение предлагает усовершенствованный способ внесения материала в поле при использовании орудия, имеющего рядковое или секционное регулирование, и при использовании системы автоматизированного определения местоположения и направления, предоставляемой с помощью GPS или другой технологии определения местоположения, чтобы избежать двойного внесения материалов в областях, обрабатываемых орудием или машиной больше, чем один раз. Настоящее изобретение предлагает модель и регулирование внесения, при которых двойного внесения избегают посредством выключения высевающих агрегатов или секций высевающий агрегатов во время первого прохода по области, оставляя реальное внесение материалов на второй проход по данной области. Кроме того, в данном способе орудие регулируют таким образом, что при втором проходе используют полную ширину машины. Это особенно предпочтительно при посеве, потому что орудие не приводят в действие для почвы, которая уже была засеяна.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе устройства для выдачи посевной машины;
Фиг. 2 представляет собой вид сверху сельскохозяйственного поля, иллюстрирующий способ настоящего изобретения;
Фиг. 3 представляет собой увеличение части поля, показанного на фиг. 2, иллюстрирующее изобретение, при использовании для посева точечных рядков;
Фиг. 4 представляет собой вид сверху, иллюстрирующий другой аспект способа настоящего изобретения, при посеве по краю поля; и
Фиг. 5 представляет собой вид сверху части поля, иллюстрирующий еще один аспект способа настоящего изобретения при посеве вокруг препятствия в поле.
Описание предпочтительного варианта осуществления изобретения
Способ настоящего изобретения описан ниже в основном в контексте сеялки для пропашных культур. Однако способ широко применим для любой машины для внесения материалов, такой как, но не ограничиваясь, сеялка, пневматические сеялки, зерновые сеялки, машины для внесения удобрений и химических веществ, опрыскиватели и т.д. Со ссылкой на фиг. 1 показан высевающий агрегат 10 сеялки 12 для пропашных культур. Сеялка 12 включает продолжающийся в поперечном направлении брус 14 для навешивания рабочих органов, к которому прикреплен высевающий агрегат 10. Несмотря на то что показан один высевающий агрегат, вдоль бруса 14 для навешивания рабочих органов расположено с промежутками множество высевающих агрегатов 10, каждый из которых помещает семена в ряд, по мере перемещения бруса для навешивания рабочих органов по полю в направлении вперед, показанном стрелкой 16. Сеялка 12 присоединена к трактору (не показан на фиг. 1) общеизвестным способом, при этом сеялка и трактор вместе составляют машину для внесения материала в сельскохозяйственное поле. Вместо орудия для прикрепления к трактору сеялка или другая машина для внесения материала могла бы быть самоходной. Трактор или самоходная машина снабжена навигационной системой, такой как AutoTracTM или iGuideTM, поставляемой John Deere, для направления машины по маршруту в поле. Подобные навигационные системы используют GPS или другие системы позиционирования для определения местоположения машины в поле и для направления ее движения по полю.
Высевающий агрегат 10 включает раму 20, которая соединена с установочной плитой 22 посредством параллельного рычажного механизма 24. Параллельный рычажный механизм 24 позволяет высевающему агрегату двигаться вверх и вниз в ограниченном диапазоне относительно бруса 14 для навешивания рабочих органов. Семена автоматически направляются во вспомогательный бункер 26 с помощью пневматической системы подачи (не показана), подающей семена по требованию. Семена во вспомогательном бункере 26 дозируют с помощью дозатора 28 для семян и направляют в посевную борозду посредством семяпровода (не показан) известным способом. Посевную борозду формируют посредством двухдискового сошника 30. Копирующие колеса 32 регулируют глубину заглубления сошника 30. Посевную борозду с дозированными семенами, размещенными в ней посредством семяпровода, заделывают с помощью заделывающих колес 34. Дозатор 28 для семян приводят в действие посредством гибкого вращаемого ведущего вала 36, который приводит в действие второй редуктор 38. Общий вращательный привод, приводимый в действие от ходовых колес, в виде стержня 40 с шестиугольным поперечным сечением обеспечивает входную мощность вращения гибкому ведущему валу 36 через первый редуктор 44. В месте соединения ведущего вала 36 со вторым редуктором 38 предусмотрена муфта 46 сцепления. Муфту 46 сцепления избирательно приводят в действие для отсоединения привода дозатора 28 для семян, останавливая, за счет этого, работу дозатора для семян и выдачу семян через семяпровод в посевную борозду. Муфтами 46 сцепления можно управлять по отдельности или двумя или более узлами муфт сцепления на соседних высевающих агрегатах можно управлять вместе, что и называют «секционный контроль».
Сошник 30 представляет собой взаимодействующий с землей инструмент, остающийся в контакте с землей как при выдаче семян, так и когда семена не выдаются за счет регулирования муфт сцепления. Взаимодействующие с землей сошники имеют и другое посевное оборудование, такое как пневматические сеялки и зерновые сеялки, как и машины для внесения удобрений и химических веществ. Данные машины также имеют дозаторы материала и устройства для выдачи, такие как семяпроводы и трубопроводы для химических веществ.
Способ внесения материала в сельскохозяйственное поле согласно настоящему изобретению показан и описан в соответствии с фиг. 2. На фиг. 2 показано поле 100 с неправильной формой. Первый этап представляет собой определение периметра 102 поля. Его можно выполнять посредством проезда по периметру во время прохода 104 по первой поворотной полосе по периметру поля, имеющей ширину посевной машины 12. Посевная машина 12 схематично показана с брусом 14 для навешивания рабочих органов и высевающими агрегатами 12, показанными в виде прямоугольников. По первой поворотной полосе 104 по периметру поля можно проехать, приводя в действие посевную машину для посева поворотной полосы 104 или не приводя в действие посевную машину. Как правило, датчик положения на машине находится в центре машины, на половине ширины машины от периметра поля. В качестве альтернативы, периметр можно определить с помощью проезда другого транспортного средства, такого как транспортное средство повышенной проходимости, по периметру с обязательной навигационной системой, установленной для регистрирования маршрута транспортного средства и с известной дистанцией между датчиком положения на транспортном средстве и периметром 102. Также можно использовать указание границ периметра поля, зарегистрированного в предыдущий вегетационный период.
Внутри внешней границы 102 определяют область 104 поворотной полосы по периметру поля, составляющую одну ширину посевной машины. При необходимости, внутри области 104 поворотной полосы по периметру поля определяют одну или более областей 106 дополнительных поворотных полос. Каждая область дополнительной поворотной полосы имеет ширину, равную ширине машины 12. Область поворотной полосы сверху и снизу поля, как показано на фиг. 2, используют для поворачивания машины, как описано ниже. Кроме того, для поворачивания машины будет использоваться область поворотной полосы с правой стороны поля. Однако область поворотной полосы с левой стороны не используется для поворачивания и, таким образом, может быть уже, чем другие области поворотных полос, но тем не менее кратна ширине машины.
После определения общей области поворотных полос затем определяют оставшуюся центральную область 108 поля 100. Начиная с выбранного места старта, такого как точка 110, определяют план маршрута движения для посева поля, начиная с центральной области 108. План маршрута движения по центральной области состоит из ряда проходов 114 в обе стороны с поворотами 116, выполняемыми в концах проходов в обе стороны. Повороты происходят в областях 104 и 106 поворотных полос. Планирование маршрута движения может быть ходом рассуждения водителя машины или может быть сделано с помощью компьютерной программы, которая является частью навигационной системы машины. Когда машина достигает границы между центральной областью 108 и областью поворотной полосы, высевающие агрегаты выключают, чтобы прекратить выдачу семян. Для тех проходов 114 в обе стороны, которые являются перпендикулярными границе центральной области, когда машина достигает конца прохода, брус 14 для навешивания рабочих органов поднимают, отрывая находящиеся во взаимодействии с землей инструменты от земли. Он также отрывает ведущее колесо для вала 40 от земли, прекращая выдачу семян из всех высевающих агрегатов в одно и то же время.
Проходы 120 в обе стороны с правой стороны поля имеют с областью поворотной полосы границы 122 и 124, скошенные относительно направления движения машины при проходах в обе стороны. Как только машина пересекает границы, высевающие агрегаты включают и выключают один за другим или одну секцию одновременно, по мере пересечения границы этими высевающими агрегатами. Пунктирными линиями показано буксирование каждого высевающего агрегата с отображением рядов семян. В увеличенном виде это показано на фиг. 3. Показана сеялка 130 для пропашных культур в проходе 120, пересекающая границу 124 между центральной областью и областью 106 поворотной полосы. Отдельные высевающие агрегаты выключают по мере пересечения ими границы. Ряды семян показаны пунктирными линиями 132.
Секционное регулирование показано на проходе 134 в обе стороны. Одновременно регулируют устройства для выдачи множества рядов растений, что приводит к началу или остановке посева вместе двух или более рядов. Как только машина пересекла границу 124, секции выключают или включают, создавая ступенчатую модель, поскольку одновременно останавливают посев на множестве рядов.
На фиг. 4 показан еще один вариант применения, когда заключительный проход 136 в обе стороны является более узким, чем ширина сеялки 138. При посеве в последнем проходе 136, включают только те высевающие агрегаты, которые находятся в области прохода 136. Высевающие агрегаты в области поворотной полосы 106 выключают.
Затем, в виде заключительного этапа, засевают область поворотной полосы. Область 106 поворотной полосы засевают на полную ширину машины. Область 104 поворотной полосы также засевают на полную ширину. Поворотную полосу 104 можно засевать последней или можно засевать во время первого этапа, когда определяют периметр поля. Поворотную полосу 104 по периметру поля можно засеивать, используя ручное управление машиной. Это будет в том случае, если посев поворотной полосы по периметру происходит во время определения периметра поля. Кроме того, если периметр поля определен при автоматическом управлении в предыдущий вегетационный период, может быть некоторое отклонение фактического периметра поля этого периода от предыдущего периода вследствие эрозии и т.д. В результате поворотную полосу 104 по периметру будут засевать с помощью ручного управления, а не автоматического для обеспечения возможности компенсирования изменений периметра. Ручной посев поворотной полосы 104 по периметру, выполняемый в начале или в конце, может приводить к некоторому перекрыванию внутренней области 106 поворотной полосы или центральной области 108, если имеется только одна область поворотной полосы.
Проходы в обе стороны были показаны на фиг. 2-4 в виде прямых проходов. В зависимости от контуров поля проходы могут следовать изогнутой траектории. В каждом случае проходы в обе стороны, в целом, будут параллельны друг другу.
С препятствием в поле можно поступать, как показано со ссылкой на фиг. 5. В данном случае препятствие 200 находится в центральной области поля. Препятствием может являться мокрая область, которая не подлежит засеиванию, куча камней, опора для воздушных электрических проводов и т.д. Показаны четыре прохода 202, 204, 206 и 208 в обе стороны, окружающие препятствие. Проход 202 обрабатывают первым посредством машинного посева в виде рядов, показанных линиями 210. После поворота, при обработке последующего прохода 204 и посеве, показанном прерывистыми линиями 212, водитель или система управления машины направляет машину вокруг препятствия за счет поворачивания в область 202 предшествующего прохода, создавая вторжение на проход 202. Система управления, знающая, что область 202 прохода уже была засеяна, будет выключать высевающие агрегаты, как только пройдут через границу 214 между двумя областями 202 и 204 прохода. Это предотвращает двойной посев, но не предотвращает повреждение семян. Вторжение в предшествующий проход регистрируют для дальнейших операций. При посеве в следующий период система управления будет знать, что будет происходить вторжение из последующего прохода 204 в проход 202, и сможет выключить высевающие агрегаты во время прохода 202 в области вторжения. Тогда, при обработке прохода 204, высевающие агрегаты могут оставаться включенными и производить посев в области вторжения во второй раз в данной области. В качестве альтернативы, водитель может скорректировать запись вторжения, если во время последующих работ препятствия, вероятно, не будет. Это может произойти в случае, если препятствием является влажная область вследствие необычайно большого количества осадков в течение текущего вегетационного периода. В качестве альтернативы, во время посевной работы первого года, при возникновении вторжения, устройства для выдачи семян могут оставаться включенными для двойного засева семенами и чтобы гарантировать, что семена будут размещены в почве на необходимой глубине для правильного прорастания. Семена, высеянные в первый проход, будут повреждены и могут находиться более не на должной глубине. Однако устройство для выдачи удобрений во время вторжения должно быть выключено для предотвращения двойного внесения удобрений в данной области, поскольку это может причинить вред общей жизнеспособности растений.
При следующем проходе 206, когда водитель рулит вокруг препятствия, машина производит вторжение в следующий проход 208, который еще только предстоит обработать. Поскольку система управления знает, где расположен проход 208, когда высевающий агрегат пересекает границу 216 в следующий проход 208, высевающий агрегат выключается. После поворота, в процессе обработки прохода 208, высевающий агрегат остается включенным и производит посев в проходе 208 на полную ширину орудия, осуществляя посев области вторжения во второй проход по данной области.
В приведенной ниже формуле изобретения термин «машина» используется широко для обозначения самоходного устройства для внесения материалов или комбинации трактора и орудия.
В случае, когда область поля в процессе внесения материала обрабатывают дважды, способ настоящего изобретения регулирует устройства для выдачи материала для выдачи материала только во второй раз обработки данной области.
После описания предпочтительного варианта осуществления становится понятно, что могут быть выполнены различные изменения, не выходящие за рамки объема изобретения, определенного в приложенной формуле изобретения.
1. Способ внесения материала в сельскохозяйственное поле машиной, имеющей множество устройств для выдачи материала, расположенных по ширине машины, для внесения материала в ряды при перемещении машины по полю, при этом машина дополнительно имеет систему управления для избирательной остановки выдачи материала одним или более устройствами для выдачи при продолжении выдачи материала оставшимися устройствами для выдачи, причем машина дополнительно имеет средство поступательного движения и средство автоматизированного определения местоположения и направления, при этом способ включает этапы:
определения периметра поля;
определения областей прохода поворотных полос, каждая из которых составляет полную ширину машины, которые необходимо создать вокруг поля, при этом область прохода первой поворотной полосы по периметру примыкает к внешней границе поля, а все области проходов дополнительных поворотных полос создают внутри области прохода поворотной полосы по периметру;
определения оставшейся центральной области поля внутри проходов поворотных полос для внесения материала во время проходов машины в обе стороны;
выбора стартового места для начала внесения материала;
определения плана маршрута движения для внесения материала, начиная с проходов в обе стороны в центральной области и поворачивания машины в областях поворотных полос в концах центральной области;
осуществления плана маршрута движения для внесения материала в центральную область и выключения устройств для выдачи, когда устройства для выдачи находятся в областях поворотных полос в концах центральной области, и во время, когда какая-либо часть ширины проходит вдоль стороны центральной области, при этом часть устройств для выдачи находится в центральной области, а часть устройств для выдачи находится в областях поворотных полос; и
последующего внесения материала в области поворотных полос с использованием полной ширины машины.
2. Способ по п.1, в котором этап определения периметра поля выполняют, пока делают проход первой поворотной полосы по периметру, при этом машина в то же время вносит материал.
3. Способ по п.1, в котором этап определения периметра поля выполняют посредством движения по периметру поля ранее в текущем вегетационном периоде.
4. Способ по п.1, в котором этап определения периметра поля выполняют в течение предыдущего вегетационного периода.
5. Способ по п.1, в котором материал вносят в область поворотной полосы по периметру в процессе ручного управления машиной.
6. Способ по п.5, в котором по мере внесения материала в область поворотной полосы по периметру определяют новый периметр поля для последующих полевых работ.
7. Способ по п.5, в котором происходит вторжение устройства для выдачи в область примыкающего прохода поворотной полосы, когда материал вносят в область поворотной полосы по периметру, вследствие отклонения фактического периметра поля от установленного периметра поля.
8. Способ по п.1, в котором во время какого-либо отклонения от параллельных проходов в обе стороны в центральной области одно или более устройств для выдачи заходят в область поля, подлежащую обработке в последующий проход, при этом одно или более устройств для выдачи выключают на время нахождения в области поля, подлежащей обработке в последующий проход.
9. Способ по п.1, в котором во время какого-либо отклонения от параллельных проходов в обе стороны одно или более устройств для выдачи заходят в область поля предшествующего прохода, данные фактического движения регистрируют и используют при последующих полевых работах, чтобы выключить устройства для выдачи во время предшествующего прохода, когда они находятся в области вторжения при последующем проходе, за счет чего при последующих полевых работах материал вносят в область вторжения только во время последующего прохода.
10. Способ по п.9, в котором водитель машины избирательно корректирует данные, зарегистрированные по п.9, так, чтобы в процессе последующих полевых работ устройства для выдачи не выключались во время предшествующего прохода, когда они находятся в области вторжения из последующего прохода.
11. Способ внесения семян в сельскохозяйственное поле машиной, имеющей множество устройств для выдачи семян, расположенных по ширине машины для внесения семян в ряды при перемещении машины по полю, при этом машина дополнительно имеет систему управления для избирательной остановки выдачи семян одним или более устройствами для выдачи при продолжении выдачи семян оставшимися устройствами для выдачи, причем машина дополнительно имеет средство поступательного движения и средство автоматизированного определения местоположения и направления, при этом способ включает этапы:
определения периметра поля;
определения областей прохода поворотных полос, каждая из которых составляет полную ширину машины, которые необходимо создать вокруг поля, при этом область прохода первой поворотной полосы по периметру примыкает к внешней границе поля, а области прохода дополнительных поворотных полос создают внутри области прохода поворотной полосы по периметру;
определения оставшейся центральной области поля внутри проходов поворотных полос для внесения материала во время проходов машины в обе стороны;
выбора стартового места для начала внесения материала;
определения плана маршрута движения для внесения семян, начиная с проходов в обе стороны в центральной области и поворачивания машины в областях поворотных полос в концах центральной области; и
осуществления плана маршрута движения для внесения семян сначала в центральную область, а затем в области поворотных полос с предоставлением в то же время водителю альтернативы высева семян дважды или один раз в областях, которые обрабатывают два раза.
12. Способ по п.11, в котором машина имеет устройства для выдачи семян и устройства для выдачи удобрений, при этом в области, которые обрабатывают дважды, удобрения вносят только один раз.
13. Способ внесения материала в сельскохозяйственное поле машиной, имеющей множество устройств для выдачи материала, расположенных по ширине машины, для внесения материала в ряды при перемещении машины по полю, при этом машина дополнительно имеет систему управления для избирательной остановки выдачи материала одним или более устройствами для выдачи при продолжении выдачи материала оставшимися устройствами для выдачи, причем машина дополнительно имеет средство поступательного движения и средство автоматизированного определения местоположения и направления, при этом способ включает этапы:
внесения материала в область наружной поворотной полосы в концах поля, имеющую ширину, равную ширине машины;
определения центральной области, соответствующей одной или более полной ширине орудия, внутри области наружной поворотной полосы, формируя, посредством этого, область внутренней поворотной полосы, соответствующую одной или более полной ширине орудия;
определения плана маршрута движения для внесения материала, начиная с проходов в обе стороны в центральной области и поворачивания машины в областях поворотных полос в концах центральной области;
осуществления плана маршрута движения для внесения материала в центральную область во время множества проходов в обе стороны и поворачивания машины в областях поворотных полос в концах центральной области, в то время как система управления выключает устройства для выдачи, когда устройства для выдачи находятся в областях поворотных полос в концах центральной области; и
последующего внесения материала в область внутренней поворотной полосы.
